Grundprincipen för impedansmatchning
1. ren motståndskrets
I gymnasieskolans fysik har elektricitet berättat ett sådant problem: ett motstånd hos R elektriska apparater, kopplat till en elektrisk potential av E, internt motstånd hos r batteripaket, under vilka förhållanden är strömuttaget från strömförsörjningen störst?När den externa resistansen är lika med den interna resistansen är uteffekten från strömförsörjningen till den externa kretsen störst, vilket är en ren resistiv kretseffektmatchning.Om den ersätts av en växelströmskrets måste densamma också uppfylla villkoren för R = r-kretsen för att matcha.
2. reaktanskrets
Impedanskretsen är mer komplex än den rena motståndskretsen, förutom resistans i kretsen finns kondensatorer och induktorer.Komponenter och fungerar i lågfrekventa eller högfrekventa AC-kretsar.I växelströmskretsar kallas resistans, kapacitans och induktans av växelströmshinder impedans, indikerad med bokstaven Z. Av dessa kallas den hindrande effekten av kapacitans och induktans på växelströmmen kapacitiv reaktans och induktiv reaktans respektive.Värdet på kapacitiv reaktans och induktiv reaktans är relaterat till frekvensen av den växelström som drivs utöver storleken på kapacitansen och induktansen i sig.Det är värt att notera att i en reaktanskrets kan värdet på resistans R, induktiv reaktans och kapacitiv reaktans dubbel inte adderas med enkel aritmetik, men en vanlig impedanstrianguleringsmetod för att beräkna.Således impedanskretsen för att uppnå matchning än rent resistiva kretsar för att vara mer komplex, förutom att ingångs- och utgångskretsarna i de resistiva komponentkraven är lika, men kräver också reaktanskomponenten av samma storlek och tecken på motsatsen (konjugatmatchning );eller resistiva komponent- och reaktanskomponenter är lika (icke-reflekterande matchning).Här avses reaktansen X, det vill säga induktiv XL och kapacitiv reaktans XC skillnad (endast för seriekretsar, om parallellkretsen är mer komplicerad att beräkna).För att uppfylla ovanstående villkor kallas impedansmatchning, den belastning som kan få maximal effekt.
Nyckeln till impedansmatchning är att utgångsimpedansen för det främre steget är lika med ingångsimpedansen för det bakre steget.Ingångsimpedansen och utgångsimpedansen används ofta i elektroniska kretsar på alla nivåer, alla typer av mätinstrument och alla typer av elektroniska komponenter.Så vad är ingångsimpedans och utgångsimpedans?Ingångsimpedansen är impedansen hos kretsen till signalkällan.Såsom visas i förstärkaren i figur 3 är dess ingångsimpedans att ta bort signalkällan E och inre resistans r, från AB-ändarna till motsvarande impedans.Dess värde är Z = UI / I1, det vill säga förhållandet mellan ingångsspänningen och inströmmen.För signalkällan blir förstärkaren dess belastning.Numeriskt är det ekvivalenta belastningsvärdet för förstärkaren värdet på ingångsimpedansen.Storleken på ingångsimpedansen är inte densamma för olika kretsar.
Till exempel, ju högre ingångsimpedans (kallad spänningskänslighet) för spänningsblocket på en multimeter, desto mindre är shunten på kretsen som testas och desto mindre blir mätfelet.Ju lägre ingångsimpedans strömblocket har, desto mindre blir spänningsdelningen till kretsen som testas, och desto mindre blir mätfelet.För effektförstärkare, när utgångsimpedansen från signalkällan är lika med ingångsimpedansen för förstärkarkretsen, kallas det impedansmatchning, och då kan förstärkarkretsen erhålla den maximala effekten vid utgången.Utgångsimpedans är kretsens impedans mot belastningen.Som i figur 4 är strömförsörjningen på ingångssidan av kretsen kortsluten, utgångssidan av lasten tas bort, den ekvivalenta impedansen från CD:ns utgångssida kallas utgångsimpedansen.Om belastningsimpedansen inte är lika med utgångsimpedansen, kallad impedansmismatch, kan belastningen inte få maximal effekt.Förhållandet mellan utspänning U2 och utström I2 kallas utgångsimpedans.Storleken på utgångsimpedansen beror på att olika kretsar har olika krav.
Till exempel kräver en spänningskälla en låg utgångsimpedans, medan en strömkälla kräver en hög utgångsimpedans.För en förstärkarkrets indikerar värdet på utgångsimpedansen dess förmåga att bära en last.Vanligtvis resulterar en liten utgångsimpedans i en hög belastningskapacitet.Om utgångsimpedansen inte kan anpassas till belastningen kan en transformator eller nätverkskrets läggas till för att uppnå matchningen.Till exempel är en transistorförstärkare vanligtvis ansluten till en utgångstransformator mellan förstärkaren och högtalaren, och förstärkarens utgångsimpedans matchas med transformatorns primärimpedans, och transformatorns sekundära impedans matchas med impedansen på högtalaren.Transformatorns sekundära impedans är anpassad till högtalarens impedans.Transformatorn transformerar impedansförhållandet genom varvförhållandet för primär- och sekundärlindningarna.I de faktiska elektroniska kretsar, som ofta stöter på signalkällan och förstärkarkretsen eller förstärkarkretsen och belastningsimpedansen är inte lika med situationen, så de kan inte anslutas direkt.Lösningen är att lägga till en matchande krets eller nätverk mellan dem.Slutligen bör det noteras att impedansmatchning endast är tillämplig på elektroniska kretsar.Eftersom effekten av signalerna som sänds i elektroniska kretsar är svag i sig behövs matchning för att öka uteffekten.I elektriska kretsar övervägs i allmänhet inte matchning, eftersom det kan leda till för hög utström och skador på apparaten.
Tillämpning av impedansmatchning
För allmänna högfrekventa signaler, såsom klocksignaler, busssignaler och till och med upp till flera hundra megabyte DDR-signaler, etc., är den allmänna enhetens induktiva och kapacitiva impedans relativt liten, relativ resistans (dvs. den verkliga delen av impedansen) som kan ignoreras, och vid denna tidpunkt behöver impedansmatchning bara ta hänsyn till den verkliga delen av burken.
Inom radiofrekvensområdet, många enheter som antenner, förstärkare, etc., är dess ingångs- och utgångsimpedans inte verklig (inte rent motstånd), och dess imaginära del (kapacitiv eller induktiv) är så stor att den inte kan ignoreras , då måste vi använda konjugatmatchningsmetoden.
Posttid: 2023-aug-17