입력 임피던스

전기 네트워크의 입력 임피던스는 전원 외부에 있는 부하 네트워크에 대한 정적(저항) 및 동적(반응)의 전류에 대한 반대(임피던스) 측정값입니다.입력 어드미턴스(임피던스의 역수)는 로드의 전류 요구 성향을 측정합니다.송신원네트워크는 전력을 송신하는 네트워크의 일부이며, 부하네트워크는 전력을 소비하는 네트워크의 일부입니다.

중앙 개방 원 집합의 왼쪽에 있는 회로는 소스 회로를 모델링하고, 오른쪽에 있는 회로는 연결된 회로를 모델링합니다.Z는_S 로드에서 볼 수 있는 출력 임피던스이고_L Z는 소스에서 볼 수 있는 입력 임피던스입니다.

입력 임피던스

로드 네트워크가 로드 네트워크의 입력 임피던스와 동일한 출력 임피던스를 가진 디바이스(등가회로)로 대체된 경우 소스 로드 네트워크의 특성은 접속 포인트의 관점에서 동일합니다.따라서 입력 단자를 통과하는 전압과 전류는 선택된 부하 네트워크와 동일합니다.

따라서 로드의 입력 임피던스와 소스의 출력 임피던스에 따라 소스 전류 및 전압의 변화가 결정됩니다.

전기 네트워크의 Thévenin 등가 회로는 입력 임피던스 개념을 사용하여 등가 회로의 임피던스를 결정합니다.

계산

입력 임피던스를 회로의 부하에 걸쳐 배치하고 출력 임피던스를 신호 소스와 직렬로 배치하여 입력 단자에 동일한 특성을 가진 회로를 만들 경우 옴의 법칙을 사용하여 전송 함수를 계산할 수 있습니다.

전기 효율

입력 임피던스 및 출력 임피던스 값은 네트워크를 여러 단계로 분할하여 각 단계 간의 상호작용 효율을 독립적으로 평가함으로써 네트워크의 전기 효율을 평가하기 위해 자주 사용됩니다.전기적 손실을 최소화하려면 신호의 출력 임피던스가 연결 중인 네트워크의 입력 임피던스에 비해 중요하지 않아야 합니다. 게인은 총 임피던스에 대한 입력 임피던스(입력 임피던스 + 출력 임피던스)의 비율과 같기 때문입니다.이 경우,

Z

Z_{in}\gg Z_{out}

n

Z_{in}\gg Z_{out}

Z

o

t {

display style

Z _ { in } \

gg

Z _ {

Z_{in}\gg Z_{out}

out

Z_{in}\gg Z_{out}

} (

Z_{L}\gg Z_{S}

Z_{L}\gg Z_{S}

L

Z_{L}\gg Z_{S}

Z

Z_{L}\gg Z_{S}

S {

display style

Z _ { display style

Z

_ {

S

} )

구동 스테이지(로드)의 입력 임피던스는 구동 스테이지(소스)의 출력 임피던스보다 훨씬 큽니다.

역률

전력을 전달하는 AC회로에서는 임피던스의 반응성 성분으로 인한 도체 내 에너지 손실이 상당할 수 있습니다.이러한 손실은 위상 불균형이라고 불리는 현상으로 나타나며, 전류가 전압과 위상(뒤 또는 앞쪽으로 지연)을 벗어납니다.따라서 전류와 전압의 곱은 전류와 전압이 동일할 때의 곱보다 작습니다.DC 전원에서는 무효 회로에 영향이 없기 때문에 역률 보정이 필요하지 않습니다.

회로를 이상적인 소스, 출력 임피던스 및 입력 임피던스로 모델링하려면 회로의 입력 리액턴스가 소스에서의 출력 리액턴스의 음수가 되도록 크기를 조정할 수 있습니다.이 시나리오에서는 입력 임피던스의 반응 성분이 소스에서 출력 임피던스의 반응 성분을 제거합니다.결과적으로 발생하는 등가회로는 본질적으로 순수하게 저항성이 있으며 소스 또는 부하의 위상 불균형에 의한 손실은 없습니다.

{begin{aligned}Z_{in}&=X-j\operatorname {Im}(Z_{out})\\\end {aligned}

파워 전송

최대 전력 전송 조건은 소스의 저항이 부하 저항과 동일하고 역률이 리액턴스를 상쇄하여 보정될 때 주어진 소스의 최대 전력이 전송된다는 것입니다.이 경우 회로는 신호 임피던스와 일치하는 복합공역이라고 합니다.이것은, 전력 전송의 최대화 뿐, 회선의 효율은 최대화하지 않는 것에 주의해 주세요.전력 전송이 최적화되면 회로는 50% 효율로만 작동합니다.

복소 켤레 매칭 공식은

{begin {in}&=Z_{out}^*}\&=\좌회전Z_{out}\우회전E^{-j\Theta _{out}\&=\operatorname {Re}(Z_{out})-j\operatorname {Im}(Z_{out}).\\\end {aligned}

반응성 성분이 없는 경우 이 방정식은 Z $Z_{out}$ 의 $Z_{out}$ 부분이 0이므로 Z $Z_{in}=Z_{out}$ $=$ $Z_{in}=Z_{out}$ $Z_{in}=Z_{out}$ t $Z_{in}=Z_{out}$ { $display$ $style$ $Z_{in$ }= $Z_{out$ $}$ 으로 $Z_{{in}}=Z_{{out}}$ $Z_{out}$ 단순화됩니다.

임피던스 매칭

전송 라인의 $Z_{line}$ 임피던스 ${$ $displaystyle$ $Z_{line$ 가 로드 네트워크의 임피던스와 $Z_{in}$ 하지 않으면 로드 네트워크는 소스 신호의 일부를 반사합니다.이것은 송전선에 정재파를 발생시킬 수 있다.반사를 최소화하려면 전송 라인의 특성 임피던스와 부하 회로의 임피던스가 같아야 합니다(또는 "일치").임피던스가 일치하면 연결은 일치된 연결이라고 하며 임피던스 불일치를 수정하는 프로세스를 임피던스 매칭이라고 합니다.균질 전송로의 특성 임피던스는 지오메트리에만 근거해 일정하고 부하 임피던스를 독립적으로 측정할 수 있기 때문에 (전송로 전후) 부하 배치에 관계없이 정합 조건이 유지된다.

Z_{in}=Z_{line}

적용들

신호 처리

최신 신호 처리에서 연산 증폭기와 같은 장치는 입력에 연결된 소스 장치의 출력 임피던스보다 몇 배 높은 입력 임피던스를 갖도록 설계되었습니다.이를 임피던스 브리징이라고 합니다.이러한 회로에서 입력 임피던스(손실)로 인한 손실은 최소화되며 앰프 회로가 연결되지 않은 것처럼 앰프 입력 전압이 전압에 가깝습니다.입력 임피던스가 신호의 현저한 저하를 일으킬 수 있는 디바이스를 사용하는 경우, 그 영향을 최소화하기 위해 입력 임피던스가 높고 출력 임피던스가 낮은 디바이스를 사용하는 경우가 많습니다.이러한 효과에는 전압 팔로어 또는 임피던스 매칭 변압기가 자주 사용됩니다.

고임피던스 증폭기(예: 진공관, 전계효과 트랜지스터 증폭기 및 op-amp)의 입력 임피던스는 종종 정전용량(예: 2.2MΩ 1 1pF)과 병렬로 저항으로 지정됩니다.높은 입력 임피던스를 위해 설계된 프리앰프는 입력 시(낮은 유효 노이즈 전류를 제공하면서) 유효 노이즈 전압이 약간 높을 수 있으며, 특정 저임피던스 소스용으로 설계된 앰프보다 약간 노이즈가 클 수 있습니다.그러나 일반적으로 비교적 임피던스가 낮은 소스 구성은 노이즈에 대한 내성이 높아집니다.특히 메인 험).

무선 주파수 전원 시스템

전송선의 끝부분에서의 임피던스 미스매치로 인한 신호 반사로 인해 구동회로가 왜곡되어 손상될 수 있습니다.

아날로그 비디오 회로에서는 임피던스 미스매치로 인해 "고스트"가 발생할 수 있습니다.이 경우 주 이미지의 시간 지연 에코가 약하고 변위된 이미지(일반적으로 주 이미지의 오른쪽에 있음)로 나타납니다.HD 비디오와 같은 고속 디지털 시스템에서는 반사로 인해 간섭이 발생하여 신호가 손상될 수 있습니다.

미스매치로 인해 발생하는 정재파는 정상 전압보다 높은 주기적인 영역입니다.이 전압이 라인의 절연 재료의 유전 파괴 강도를 초과하면 아크가 발생합니다.그러면 송신기의 최종 출력 단계를 파괴할 수 있는 고전압의 반응성 펄스가 발생할 수 있습니다.

RF 시스템에서 회선 및 종단 임피던스의 일반적인 값은 50Ω 및 75Ω입니다.

라디오 주파수 전력 시스템을 위한 권력 transmission[해명 필요한]을 극대화하기 위해서는 회로가 되어야 한다 복소 켤레 행렬. 전원 과정 동안, 전송기 출력하는 전송선(균형 잡힌 쌍, 동축 케이블, 또는 도파관)을 통하여 임피던스 일치하는 장치로 구성된 안테나 시스템에 대해에서 일치는그는 방사 소자(s).

참고 항목

레퍼런스

The Art of Electronics, Winfield Hill, Paul Horowitz, 캠브리지 대학 출판부 ISBN 0-521-37095-7
"정상인의 대동맥 입력 임피던스: 압력파 형태에 대한 관계", JP Murgo, N Westerhof, JP Giolma, SA Altobelli pdf
임피던스 및 임피던스 매칭의 중요성에 대한 훌륭한 소개는 전자 회로에 대한 실용적인 소개, M H Jones, Cambridge University Press, ISBN 0-521-31312-0에서 확인할 수 있습니다.

외부 링크

Search

입력 임피던스

네임스페이스

더

목차