Empedans moslashuvining asosiy printsipi
1. sof qarshilik sxemasi
O'rta maktab fizikasida elektr toki bunday muammoni aytdi: E ning elektr potentsialiga ulangan R elektr jihozlarining qarshiligi, r batareyalar to'plamining ichki qarshiligi, qanday sharoitlarda elektr ta'minotining quvvat chiqishi eng katta?Tashqi qarshilik ichki qarshilikka teng bo'lsa, tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan quvvat manbai eng katta quvvatga ega bo'lib, bu sof qarshilikli zanjir quvvatiga mos keladi.Agar o'zgaruvchan tok zanjiri bilan almashtirilsa, u ham mos kelishi uchun R = r sxemasi shartlariga javob berishi kerak.
2. reaktivlik sxemasi
Empedans sxemasi sof qarshilik sxemasiga qaraganda murakkabroq, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarshilikdan tashqari, kondansatörler va induktorlar mavjud.Komponentlar va past chastotali yoki yuqori chastotali AC davrlarida ishlaydi.AC davrlarida, qarshilik, sig'im va o'zgaruvchan tok to'siq indüktansı impedans deyiladi, Z harfi bilan ko'rsatilgan. Ulardan o'zgaruvchan tok uchun sig'im va indüktans to'sqinlik ta'siri sig'imli reaktsiya va va induktiv reaktsiya va mos ravishda deyiladi.Kapasitiv reaktivlik va induktiv reaktansning qiymati sig'im va indüktansning o'lchamiga qo'shimcha ravishda ishlaydigan o'zgaruvchan tokning chastotasi bilan bog'liq.Shunisi e'tiborga loyiqki, reaktiv zanjirda qarshilik qiymati R, induktiv reaktivlik va sig'imli reaktivlik ikki barobar oddiy arifmetik bilan qo'shilmaydi, lekin hisoblash uchun tez-tez ishlatiladigan empedans triangulyatsiya usuli.Shunday qilib, sof rezistorli davrlarga qaraganda moslashishga erishish uchun impedans sxemasi yanada murakkab bo'lishi uchun qarshilik komponentidagi kirish va chiqish davrlariga qo'shimcha ravishda talablar teng, lekin ayni paytda teng o'lchamdagi reaktiv komponentni va qarama-qarshilik belgisini talab qiladi (konjugat moslashuvi). );yoki rezistiv komponent va reaktiv komponentlar teng (aks ettirmaydigan moslik).Bu erda reaktiv X, ya'ni induktiv XL va sig'imli reaktiv XC farqiga ishora qiladi (faqat ketma-ket zanjirlar uchun, agar parallel zanjirni hisoblash yanada murakkab bo'lsa).Yuqoridagi shartlarni qondirish uchun impedans moslashuvi deyiladi, maksimal quvvatni olish mumkin bo'lgan yuk.
Empedansni moslashtirishning kaliti oldingi bosqichning chiqish empedansi orqa bosqichning kirish empedansiga tengdir.Kirish va chiqish empedansi barcha darajadagi elektron davrlarda, barcha turdagi o'lchash asboblarida va barcha turdagi elektron komponentlarda keng qo'llaniladi.Xo'sh, kirish empedansi va chiqish empedansi nima?Kirish empedansi - kontaktlarning zanglashiga olib keladigan impedansi.3-rasmda ko'rsatilganidek, kuchaytirgichning kirish empedansi E signal manbai va ichki qarshilik r ni AB uchidan ekvivalent empedansga olib tashlashdir.Uning qiymati Z = UI / I1, ya'ni kirish voltaji va kirish oqimining nisbati.Signal manbai uchun kuchaytirgich uning yukiga aylanadi.Raqamli ravishda, kuchaytirgichning ekvivalent yuk qiymati kirish empedansining qiymati hisoblanadi.Turli davrlar uchun kirish empedansining o'lchami bir xil emas.
Masalan, multimetrning kuchlanish blokining kirish empedansi (kuchlanish sezuvchanligi deb ataladi) qanchalik baland bo'lsa, sinov ostidagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan shunt qanchalik kichik bo'lsa va o'lchash xatosi shunchalik kichik bo'ladi.Joriy blokning kirish empedansi qanchalik past bo'lsa, sinovdan o'tkazilayotgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish bo'linishi qanchalik kichik bo'lsa va shuning uchun o'lchov xatosi shunchalik kichik bo'ladi.Quvvat kuchaytirgichlari uchun signal manbaining chiqish empedansi kuchaytirgich pallasining kirish empedansiga teng bo'lsa, u impedans moslashuvi deb ataladi va keyin kuchaytirgich davri chiqishda maksimal quvvatni olishi mumkin.Chiqish empedansi - kontaktlarning zanglashiga olib keladigan empedansi.4-rasmda bo'lgani kabi, kontaktlarning zanglashiga olib kirish qismining quvvat manbai qisqa tutashgan, yukning chiqish tomoni olib tashlanadi, CD ning chiqish tomonidan ekvivalent empedans chiqish empedansi deb ataladi.Agar yuk empedansi chiqish empedansiga teng bo'lmasa, empedans nomuvofiqligi deb ataladi, yuk maksimal quvvat chiqishini ololmaydi.Chiqish kuchlanishi U2 va chiqish oqimi I2 nisbati chiqish empedansi deb ataladi.Chiqish empedansining o'lchami turli davrlarga bog'liq, har xil talablar mavjud.
Masalan, kuchlanish manbai past chiqish empedansini talab qiladi, oqim manbai esa yuqori chiqish empedansini talab qiladi.Kuchaytirgich davri uchun chiqish empedansining qiymati uning yukni ko'tarish qobiliyatini ko'rsatadi.Odatda, kichik chiqish empedansi yuqori yuk ko'tarish qobiliyatiga olib keladi.Agar chiqish empedansini yukga moslash mumkin bo'lmasa, mos keladigan transformator yoki tarmoq sxemasini qo'shish mumkin.Misol uchun, tranzistorli kuchaytirgich odatda kuchaytirgich va dinamik o'rtasidagi chiqish transformatoriga ulanadi va kuchaytirgichning chiqish empedansi transformatorning birlamchi empedansi bilan mos keladi va transformatorning ikkilamchi empedansi bilan mos keladi. ma'ruzachi.Transformatorning ikkilamchi impedansi karnayning empedansiga mos keladi.Transformator impedans nisbatini asosiy va ikkilamchi sariqlarning aylanish nisbati orqali o'zgartiradi.Haqiqiy elektron davrlarda, ko'pincha signal manbai va kuchaytirgich davri yoki kuchaytirgich davri bilan duch keladi va yuk empedansi vaziyatga teng emas, shuning uchun ularni to'g'ridan-to'g'ri ulash mumkin emas.Yechim ular orasiga mos keladigan sxema yoki tarmoqni qo'shishdir.Nihoyat, shuni ta'kidlash kerakki, impedans moslashuvi faqat elektron davrlarga tegishli.Elektron zanjirlarda uzatiladigan signallarning kuchi tabiatan zaif bo'lgani uchun chiqish quvvatini oshirish uchun moslashish kerak.Elektr zanjirlarida moslashish odatda hisobga olinmaydi, chunki bu ortiqcha chiqish oqimiga va qurilmaning shikastlanishiga olib kelishi mumkin.
Empedansni moslashtirishni qo'llash
Umumiy yuqori chastotali signallar uchun, masalan, soat signallari, avtobus signallari va hatto bir necha yuz megabaytgacha DDR signallari va boshqalar, umumiy qurilma qabul qiluvchining induktiv va sig'imli empedansi nisbatan kichik, nisbiy qarshilik (ya'ni, haqiqiy qism). impedans) e'tiborga olinmasligi mumkin va bu nuqtada impedans moslashuvi faqat mumkin bo'lgan haqiqiy qismini hisobga olishi kerak.
Radiochastota sohasida antennalar, kuchaytirgichlar va boshqalar kabi ko'plab qurilmalar, uning kirish va chiqish empedansi haqiqiy emas (sof qarshilik emas) va uning xayoliy qismi (sig'imli yoki induktiv) shunchalik kattaki, uni e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi. , keyin konjugat moslashtirish usulidan foydalanishimiz kerak.
Yuborilgan vaqt: 2023-yil 17-avgust