ຫຼັກການຂອງການຈັບຄູ່ Impedance

ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການຈັບຄູ່ impedance

1. ວົງຈອນຕ້ານທານບໍລິສຸດ

ໃນໂຮງຮຽນມັດທະຍົມຟີຊິກ, ໄຟຟ້າໄດ້ບອກບັນຫາດັ່ງກ່າວ: ຄວາມຕ້ານທານຂອງເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ R, ເຊື່ອມຕໍ່ກັບທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງ E, ຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຂອງ r ຊຸດຫມໍ້ໄຟ, ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂໃດທີ່ຜົນຜະລິດພະລັງງານຂອງການສະຫນອງພະລັງງານແມ່ນໃຫຍ່ທີ່ສຸດ?ໃນເວລາທີ່ຄວາມຕ້ານທານພາຍນອກແມ່ນເທົ່າກັບຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນ, ຜົນຜະລິດພະລັງງານຂອງການສະຫນອງພະລັງງານກັບວົງຈອນພາຍນອກແມ່ນໃຫຍ່ທີ່ສຸດ, ຊຶ່ງເປັນການຈັບຄູ່ພະລັງງານວົງຈອນຕ້ານທານຢ່າງດຽວ.ຖ້າຖືກທົດແທນໂດຍວົງຈອນ AC, ດຽວກັນຍັງຕ້ອງຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂຂອງວົງຈອນ R = r ເພື່ອໃຫ້ກົງກັນ.

2. ວົງຈອນ reactance

ວົງຈອນ impedance ແມ່ນສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍກ່ວາວົງຈອນຄວາມຕ້ານທານບໍລິສຸດ, ນອກເຫນືອໄປຈາກຄວາມຕ້ານທານໃນວົງຈອນມີ capacitors ແລະ inductors.ອົງປະກອບ, ແລະເຮັດວຽກຢູ່ໃນວົງຈອນ AC ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາຫຼືຄວາມຖີ່ສູງ.ໃນວົງຈອນ AC, ຄວາມຕ້ານທານ, capacitance ແລະ inductance ຂອງອຸປະສັກໃນປະຈຸບັນສະລັບໄດ້ຖືກເອີ້ນວ່າ impedance, ຊີ້ບອກໂດຍຕົວອັກສອນ Z. ເຫຼົ່ານີ້, ຜົນກະທົບຂັດຂວາງຂອງ capacitance ແລະ inductance ໃນກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບໄດ້ຖືກເອີ້ນວ່າ reactance capacitive ແລະ inductive reactance ແລະຕາມລໍາດັບ.ມູນຄ່າຂອງ reactance capacitive ແລະ reactance inductive ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຖີ່ຂອງກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບທີ່ດໍາເນີນການນອກເຫນືອໄປຈາກຂະຫນາດຂອງ capacitance ແລະ inductance ຕົວຂອງມັນເອງ.ມັນເປັນມູນຄ່າທີ່ສັງເກດວ່າ, ໃນວົງຈອນ reactance, ຄ່າຂອງຄວາມຕ້ານທານ R, inductive reactance ແລະ capacitive reactance double ບໍ່ສາມາດຖືກເພີ່ມໂດຍການເລກເລກແບບງ່າຍໆ, ແຕ່ໃຊ້ທົ່ວໄປວິທີການ impedance triangulation ເພື່ອຄິດໄລ່.ດັ່ງນັ້ນ, ວົງຈອນ impedance ເພື່ອບັນລຸການຈັບຄູ່ກ່ວາວົງຈອນ resistive ອັນບໍລິສຸດທີ່ຈະສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍ, ນອກເຫນືອໄປຈາກວົງຈອນ input ແລະ output ໃນຄວາມຕ້ອງການຂອງອົງປະກອບ resistive ແມ່ນເທົ່າທຽມກັນ, ແຕ່ຍັງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີອົງປະກອບ reactance ຂອງຂະຫນາດເທົ່າທຽມກັນແລະເຄື່ອງຫມາຍຂອງກົງກັນຂ້າມ (ການຈັບຄູ່ conjugate. );ຫຼືອົງປະກອບຕ້ານທານແລະອົງປະກອບ reactance ແມ່ນເທົ່າທຽມກັນ (ການຈັບຄູ່ທີ່ບໍ່ແມ່ນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນ).ໃນທີ່ນີ້ຫມາຍເຖິງ reactance X, ນັ້ນແມ່ນ, inductive XL ແລະ capacitive reactance XC ຄວາມແຕກຕ່າງ (ພຽງແຕ່ສໍາລັບວົງຈອນຊຸດ, ຖ້າວົງຈອນຂະຫນານແມ່ນສັບສົນຫຼາຍໃນການຄິດໄລ່).ເພື່ອຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂຂ້າງເທິງນີ້ເອີ້ນວ່າການຈັບຄູ່ impedance, ການໂຫຼດທີ່ສາມາດໄດ້ຮັບພະລັງງານສູງສຸດ.

ກຸນແຈໃນການຈັບຄູ່ impedance ແມ່ນ impedance ຜົນຜະລິດຂອງເວທີດ້ານຫນ້າແມ່ນເທົ່າກັບ impedance ຂາເຂົ້າຂອງເວທີຫລັງ.impedance input ແລະ output impedance ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກໃນທຸກລະດັບ, ທຸກປະເພດຂອງເຄື່ອງມືວັດແທກແລະອົງປະກອບເອເລັກໂຕຣນິກທຸກປະເພດ.ດັ່ງນັ້ນ impedance ຂາເຂົ້າແລະ output impedance ແມ່ນຫຍັງ?impedance input ແມ່ນ impedance ຂອງວົງຈອນກັບແຫຼ່ງສັນຍານ.ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ່ 3 ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ, impedance ຂາເຂົ້າຂອງມັນແມ່ນເພື່ອເອົາແຫຼ່ງສັນຍານ E ແລະການຕໍ່ຕ້ານພາຍໃນ r, ຈາກ AB ສິ້ນສຸດລົງເຂົ້າໄປໃນ impedance ທຽບເທົ່າ.ມູນຄ່າຂອງມັນແມ່ນ Z = UI / I1, ນັ້ນແມ່ນ, ອັດຕາສ່ວນຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າແລະກະແສໄຟຟ້າເຂົ້າ.ສໍາລັບແຫຼ່ງສັນຍານ, ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຈະກາຍເປັນການໂຫຼດຂອງມັນ.ໃນຕົວເລກ, ມູນຄ່າການໂຫຼດທຽບເທົ່າຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແມ່ນຄ່າຂອງ impedance ຂາເຂົ້າ.ຂະຫນາດຂອງ impedance ຂາເຂົ້າແມ່ນບໍ່ຄືກັນສໍາລັບວົງຈອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ຕົວຢ່າງ, ຄວາມດັນຂອງວັດສະດຸປ້ອນ (ເອີ້ນວ່າຄວາມອ່ອນໄຫວແຮງດັນ) ຂອງຕັນແຮງດັນຂອງ multimeter ສູງ, shunt ຂະຫນາດນ້ອຍໃນວົງຈອນພາຍໃຕ້ການທົດສອບແລະຄວາມຜິດພາດການວັດແທກຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ.ການ impedance ຂອງ input ຕ່ໍາຂອງຕັນໃນປະຈຸບັນ, ການແບ່ງແຮງດັນໄຟຟ້າຂະຫນາດນ້ອຍລົງກັບວົງຈອນທີ່ຢູ່ພາຍໃຕ້ການທົດສອບ, ແລະດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຜິດພາດການວັດແທກນ້ອຍລົງ.ສໍາລັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ, ເມື່ອ impedance ຜົນຜະລິດຂອງແຫຼ່ງສັນຍານເທົ່າກັບ input impedance ຂອງວົງຈອນ amplifier, ມັນຖືກເອີ້ນວ່າ impedance matching, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນວົງຈອນ amplifier ສາມາດໄດ້ຮັບພະລັງງານສູງສຸດທີ່ຜົນຜະລິດໄດ້.ຄວາມຕ້ານທານຜົນຜະລິດແມ່ນ impedance ຂອງວົງຈອນຕໍ່ກັບການໂຫຼດ.ດັ່ງໃນຮູບທີ 4, ການສະຫນອງພະລັງງານຂອງຂ້າງ input ຂອງວົງຈອນແມ່ນ short-circuited, ຂ້າງ output ຂອງການໂຫຼດໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກ, impedance ທຽບເທົ່າຈາກຂ້າງ output ຂອງ CD ໄດ້ຖືກເອີ້ນວ່າ impedance ຜົນຜະລິດ.ຖ້າການໂຫຼດ impedance ບໍ່ເທົ່າກັບ impedance ຜົນຜະລິດ, ເອີ້ນວ່າ impedance mismatch, ການໂຫຼດບໍ່ສາມາດໄດ້ຮັບຜົນຜະລິດພະລັງງານສູງສຸດ.ອັດຕາສ່ວນຂອງແຮງດັນຂາອອກ U2 ແລະຜົນຜະລິດ I2 ໃນປັດຈຸບັນເອີ້ນວ່າ impedance ຜົນຜະລິດ.ຂະຫນາດຂອງ impedance ຜົນຜະລິດແມ່ນຂຶ້ນກັບວົງຈອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນມີຄວາມຕ້ອງການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ຕົວຢ່າງ, ແຫຼ່ງແຮງດັນຕ້ອງການ impedance ຜົນຜະລິດຕ່ໍາ, ໃນຂະນະທີ່ແຫຼ່ງປະຈຸບັນຕ້ອງການ impedance ຜົນຜະລິດສູງ.ສໍາລັບວົງຈອນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ, ມູນຄ່າຂອງ impedance ຜົນຜະລິດຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມສາມາດໃນການປະຕິບັດການໂຫຼດໄດ້.ປົກກະຕິແລ້ວ, impedance ຜົນຜະລິດຂະຫນາດນ້ອຍເຮັດໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການບັນທຸກສູງ.ຖ້າ impedance ຜົນຜະລິດບໍ່ສາມາດຈັບຄູ່ກັບການໂຫຼດໄດ້, ສາມາດເພີ່ມຫມໍ້ແປງຫຼືວົງຈອນເຄືອຂ່າຍເພື່ອບັນລຸການຈັບຄູ່.ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຂອງ transistor ມັກຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັບຫມໍ້ແປງຜົນຜະລິດລະຫວ່າງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແລະລໍາໂພງ, ແລະ impedance ຜົນຜະລິດຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແມ່ນຈັບຄູ່ກັບ impedance ຕົ້ນຕໍຂອງ transformer, ແລະ impedance ທີສອງຂອງ transformer ຖືກຈັບຄູ່ກັບ impedance ຂອງ. ລໍາໂພງ.ຄວາມດັນຂັ້ນສອງຂອງໝໍ້ແປງຖືກຈັບຄູ່ກັບຄວາມດັນຂອງລຳໂພງ.ໝໍ້ແປງປ່ຽນອັດຕາສ່ວນ impedance ຜ່ານອັດຕາສ່ວນການຫັນຂອງ windings ປະຖົມແລະມັດທະຍົມ.ໃນວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກຕົວຈິງ, ມັກຈະພົບກັບແຫຼ່ງສັນຍານແລະວົງຈອນ amplifier ຫຼືວົງຈອນ amplifier ແລະການໂຫຼດ impedance ບໍ່ເທົ່າກັບສະຖານະການ, ດັ່ງນັ້ນເຂົາເຈົ້າບໍ່ສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງ.ການແກ້ໄຂແມ່ນເພື່ອເພີ່ມວົງຈອນທີ່ກົງກັນຫຼືເຄືອຂ່າຍລະຫວ່າງພວກມັນ.ສຸດທ້າຍ, ຄວນສັງເກດວ່າການຈັບຄູ່ impedance ແມ່ນໃຊ້ໄດ້ກັບວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກເທົ່ານັ້ນ.ເນື່ອງຈາກວ່າພະລັງງານຂອງສັນຍານທີ່ສົ່ງໃນວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນອ່ອນແອ, ການຈັບຄູ່ແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອເພີ່ມກໍາລັງຜົນຜະລິດ.ໃນວົງຈອນໄຟຟ້າ, ການຈັບຄູ່ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນບໍ່ຖືກພິຈາລະນາ, ຍ້ອນວ່າມັນສາມາດນໍາໄປສູ່ກະແສໄຟຟ້າຫຼາຍເກີນໄປແລະຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ເຄື່ອງໃຊ້.

ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການຈັບຄູ່ Impedance

ສໍາລັບສັນຍານຄວາມຖີ່ສູງທົ່ວໄປ, ເຊັ່ນ: ສັນຍານໂມງ, ສັນຍານລົດເມ, ແລະແມ້ກະທັ້ງຫຼາຍຮ້ອຍ megabytes ຂອງສັນຍານ DDR, ແລະອື່ນໆ, ອຸປະກອນທົ່ວໄປ transceiver inductive ແລະ capacitive impedance ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງນ້ອຍ, ຄວາມຕ້ານທານພີ່ນ້ອງ (ie, ພາກສ່ວນທີ່ແທ້ຈິງຂອງ. impedance) ທີ່ສາມາດຖືກລະເລີຍ, ແລະໃນຈຸດນີ້, ການຈັບຄູ່ impedance ພຽງແຕ່ຕ້ອງການຄໍານຶງເຖິງສ່ວນທີ່ແທ້ຈິງຂອງສາມາດ.

ໃນພາກສະຫນາມຂອງຄວາມຖີ່ວິທະຍຸ, ອຸປະກອນຈໍານວນຫຼາຍເຊັ່ນ: ເສົາອາກາດ, ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ, ແລະອື່ນໆ, impedance input ແລະ output ຂອງຕົນບໍ່ແມ່ນຂອງແທ້ຈິງ (ບໍ່ແມ່ນຄວາມຕ້ານທານບໍລິສຸດ), ແລະພາກສ່ວນຈິນຕະນາການຂອງມັນ (capacitive ຫຼື inductive) ຂະຫນາດໃຫຍ່ດັ່ງນັ້ນມັນບໍ່ສາມາດຖືກລະເລີຍ. , ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາຕ້ອງໃຊ້ວິທີການຈັບຄູ່ conjugate.