Технология PCB - понять входное и выходное сопротивление

1. Входное сопротивление

Входное сопротивление означает эквивалентное сопротивление входного модуля цепи. Добавьте источник напряжения U в входной терминал и измерите ток I на входном терминале, тогда входное сопротивление Rin будет U/I. Вы можете думать о входном терминале как о обоих концах сопротивления, сопротивление этого сопротивления является входным сопротивлением.  импеданс

Входное сопротивление ничем не отличается от обычного элемента сопротивления. Он отражает масштабы нынешнего препятствия. Для вольтовых цепей, чем больше входное сопротивление, тем легче нагрузка на источник напряжения, и тем легче управлять. Он будет оказывать воздействие на источник сигнала; В случае цепей, приводимых в движение током, чем меньше входное сопротивление, тем легче нагрузка на источник тока. Поэтому мы можем думать, что: если он приводится в действие источником напряжения, входное сопротивление больше, чем лучше; Если она управляется текущим источником, чем меньше импеданса, тем лучше. Рассмотреть вопрос о согласовании сопротивления

2.  Выходное сопротивление

Независимо от источника сигнала или усилителя и источника питания, существует проблема выходного сопротивления. Выходное сопротивление представляет собой внутреннее сопротивление источника сигнала. Первоначально для идеального источника напряжения (включая источник питания) внутреннее сопротивление должно быть 0, а для идеального источника тока сопротивление должно быть бесконечным. Выходное сопротивление является наиболее важным, чтобы обратить внимание на в конструкции цепи, но фактический источник напряжения не может сделать это. Мы часто используем идеальный источник напряжения серии с сопротивлением r, чтобы быть эквивалентным фактическому источнику напряжения. Это сопротивление r серии с идеальным источником напряжения является внутренним сопротивлением (источник сигнала/усилитель выход/питание). Когда этот источник питания питания к нагрузке, ток я буду текать через нагрузку и генерируется на этом сопротивлении падение напряжения I*r. Это приведет к снижению выходного напряжения источника питания, тем самым ограничивая максимальную выходную мощность (почему максимальная выходная мощность ограничена, см. вопрос "соответствие сопротивления" ниже). Аналогичным образом, идеальный источник тока, выходное сопротивление должно быть бесконечным, но фактическая схема невозможна

3.  Соответствие сопротивления давлению

Под соответствием импеданса подразумевается соответствующий метод обеспечения соответствия между источником сигнала или линией передачи и нагрузкой. Уравнение сопротивления разделено на два случая низкой и высокой частоты.

Начнем с источника постоянного напряжения, несущего нагрузку. Так как фактический источник напряжения всегда имеет внутреннее сопротивление (см. вопрос выходного сопротивления), мы можем превратить фактический источник напряжения в идеальный источник напряжения и модель сопротивления r серии. Если предположить, что сопротивление нагрузке R, электромотив питания U, а внутреннее сопротивление R, то мы можем рассчитать ток, проходящий через сопротивление R как: I=U/(R+ R), можно увидеть, что чем меньше сопротивление R, тем больше выходного тока. Напряжение на нагрузке R: Uo=IR=U/[1+(R /R)], видно, что чем больше сопротивление нагрузке R, тем выше выходное напряжение Uo.

P = I2 * R = [U / (R + R)]

= U2. R / [R - R) 2 + 4: R]

= U2 / {[R) 2 / R] + 4R}

Для данного источника сигнала внутреннее сопротивление r фиксируется, а сопротивление нагрузке r выбирается нами. Обратите внимание, что в формуле ((Rr)2/R], когда R= R, ((Rr)2/R] может получить минимальное значение 0, то максимальная выходная мощность может быть получена из сопротивления нагрузке R Pmax=U2/(4* R). То есть, когда сопротивление нагрузке равно внутреннему сопротивлению источника сигнала, нагрузка может получить максимальную выходную мощность. Это Один из тех импедансов, о которых мы часто говорим. Применительно к чистым цепям сопротивления этот вывод применим также к низкочастотным цепям и высокочастотным цепям. Если цепь переменного тока содержит емкостное или индуктивное сопротивление, то вывод меняется, то есть источник сигнала и реальная часть сопротивления нагрузки равны, а воображаемая часть противоположна друг другу. Это называется сочетанием. В низкочастотных цепях мы обычно не рассматриваем проблему соответствия линии передачи, а рассматриваем только ситуацию между источником сигнала и нагрузкой, поскольку низкочастотный сигнал длина волны очень длинна по сравнению с линией передачи. Линия передачи может рассматриваться как "короткая линия ", а отражение может игнорироваться (это можно понять: поскольку линия короткая, даже если она отражается назад, она все равно остается такой же, как и первоначальный сигнал). Из приведенного выше анализа мы можем сделать вывод: если нам нужен большой выходной ток, выберите небольшую нагрузку R; Если нам нужно большое выходное напряжение, выберите большую нагрузку R; Если нам нужна максимальная выходная мощность, выберите сопротивление R, которое соответствует внутреннему сопротивлению источника сигнала. Иногда несоответствие импеданса имеет и другое значение. Например, выход некоторых приборов рассчитан в конкретных условиях нагрузки. В случае изменения условий нагрузки первоначальная эффективность может быть не достигнута. На этот раз, мы также назовем импеданса несоответствие.

В высокочастотных цепях мы должны также рассмотреть проблему отражения. При высокой частоте сигнала длина волны сигнала очень короткая. Когда длина волны является достаточно короткой, чтобы быть сопоставимой с длиной линии передачи, отраженный сигнал, накладываемый на первоначальный сигнал, изменится. Форма первоначального сигнала. Если характерное сопротивление линии электропередачи не соответствует импедансу нагрузки (т.е. не соответствует), то в конце нагрузки происходит отражение. Почему размышления происходят, когда импеданса не совпадает и метод решения характерного импеданса включает отклонение второго порядка решение дифференциального уравнения, мы не будем вдаваться в детали здесь. Если вы заинтересованы, пожалуйста, обратитесь к теории линии электромагнитного поля и микроволновой печи. Характеристическое сопротивление линии электропередачи (именуемое также характеристическим сопротивлением) определяется структурой и материалом линии электропередачи, а длина линии электропередачи и амплитуда и частота сигнала не имеют значения.

Например, обычно используемый коаксиальный кабель видеонаблюдения имеет характерное сопротивление 75 градусов, в то время как в некоторых радиочастотных аппаратах обычно используется коаксиальный кабель с характерным сопротивлением 50 градусов. Другой общей линией электропередачи является плоская параллельная линия с характерным сопротивлением 300 °, которая проходит в сельских районах. Телеантенна решетка используется чаще и используется, чтобы сделать фидер яги антенны. Поскольку входное сопротивление на входном отверстии телевизора составляет 75 градусов, 300 градусов не совпадают с ним. Как решить эту проблему на практике? Я не знаю. Вы заметили, что есть 300Ω to 75Ω impedance конвертер в аксессуре телевизора (пластиковый пакет с круглой вилкой на одном конце, размером с два больших пальца). Внутри на самом деле трансформатор линии электропередачи, который преобразовывает сопротивление 300Ω в 75Ω, так что он может быть сопоставлен. Здесь следует подчеркнуть, что характерное сопротивление не является концепцией с сопротивлением, которое мы обычно понимаем, оно не имеет ничего общего с длиной линии электропередачи. Его невозможно измерить с помощью омметра. Для того чтобы не давать отражения, сопротивление нагрузке должно быть равным характерному сопротивлению линии электропередачи. Это соответствие сопротивления линии электропередачи. Каковы будут плохие последствия, если сопротивление не будет соответствовать? Если она не будет сопоставлена, то будет сформировано отражение, энергия не может передаваться и эффективность снижается; На линии электропередачи образуется стоящая волна (простое понимание заключается в Том, что в некоторых местах сигнал является сильным, а в некоторых местах-слабым), что приводит к снижению эффективной мощности линии электропередачи; Энергия не может быть передана, и это может даже повредить передающее оборудование. Если высокоскоростная сигнальная линия на электрической плате не соответствует сопротивлению нагрузки, то она приводит к колебаниям, радиационным помехам и т.д.

Если импедант не совпадает, как сделать так, чтобы он совпадал? Во-первых, вы можете рассмотреть возможность использования трансформатора для преобразования сопротивления, как пример в телевизоре выше. Во-вторых, можно рассмотреть возможность использования конденсаторов серии/параллели или индуктивности, которые часто используются при отлаживании схем вч. В-третьих, вы можете рассмотреть использование серии/параллельных резисторов. Некоторые водители имеют относительно низкое сопротивление, и подходящий сопротивление может быть подключен последовательно, чтобы соответствовать линии передачи, такие как высокоскоростные сигнальные линии, иногда сопротивление десятков ом будет подключен последовательно. Входное сопротивление некоторых приемников является относительно высоким. Параллельные резисторы могут использоваться для соединения с линией электропередачи. Например, 485 ресиверов часто подключают соответствующий резистор 120 ом параллельно на терминале линии передачи данных.

Чтобы помочь вам понять проблему отражения, когда импедант не совпадает, позвольте мне привести два примера: предположим, вы практикуете боксинг-удары мешками с песком. Если это мешок с песком с правильным весом и твердостью, вы будете чувствовать себя комфортно играть его. - но... Если в Один день я сделаю мешок с песком руками и ногами, например, если изнутри будет заменен железным песком, вы все еще будете использовать предыдущую силу, чтобы ударить его, ваши руки могут не выдержать-это ситуация чрезмерной нагрузки, которая будет производить много отскока силы. Наоборот, если я заменю внутри что-то очень светлое и светлое, вы можете быть пусты, когда вы бьете, и ваша рука может быть не в состоянии выдержать-это ситуация слишком легкой нагрузки. Например, я не знаю, испытывали ли вы когда-либо это: когда вы не можете ясно видеть лестницу, поднимайтесь/спускайтесь по лестнице, и когда вы думаете, что есть лестница, будет ощущение "несоответствия нагрузки ". Конечно, такой пример может быть не очень подходящим, но мы можем использовать его, чтобы понять отражение, когда нагрузка не совпадает.

Почему сопротивление на входной стадии преобразователя является высоким? Как увеличить сопротивление

Высокое входное сопротивление означает, что мощность, поглощаемая схемой (или выходная способность предыдущей схемы), мала, а источник питания или предыдущая ступень может приводить к большему количеству нагрузок. Для измерительных цепей, таких, как электронные вольтметры, осциллографы и т.д., требуется очень высокое входное сопротивление, с тем чтобы воздействие на испытываемую цепь было как можно меньше после подключения к приводу.

Как улучшить: 

(1) фильтрующий патрубок, входное сопротивление, естественно, высоко. 

(2) используйте подключение bootstrap для увеличения входного сопротивления. 

(3) принять общую схему сбора усилителя, а входная стадия триодной схемы усиления обычно подключается в режиме совместного сбора.

В идеальном состоянии электрическая цепь, приводимая в действие вольтами, только привлекает напряжение от предыдущей стадии, и нет тока, поэтому она не привлекает энергию. На предыдущей стадии он почти не загружен, поэтому чем больше импеданса, тем легче водить машину. На самом деле, входное сопротивление задней сцены может быть только близко к бесконечности. Вход вакуумной трубки или устройства CMOS может достигать уровня G, и ток, проходящий через переднюю сцену, крайне мал.

Например, полевая труба с эффектом принадлежит к типу, управляемому волтами, и образуемая ею цепь представляет собой управляемую волтами цепь. Поскольку его входное сопротивление настолько велико, что его входной ток может быть проигнорирован, потребление энергии также игнорируется;

Триод относится к типу, управляемому током, и образованный им контур является контуром, управляемым током, потому что он должен вводить ток для работы, хотя его входное сопротивление относительно невелико, он по-прежнему генерирует определенное количество энергии потребления.

Личное понимание:

Так называемое входное сопротивление в основном учитывает энергию, потребляемую самим контуром (его можно понимать как бессмысленную потерю). Для цепей привода напряжения, чем больше импеданса, тем меньше ток, P=I*I*R, тем меньше ток с точки зрения ездовой цепи, тем меньше импеданса, P=I*I*R, тем меньше потребление энергии, так что последняя цепь может вырабатывать больше энергии. импеданс