Principes clés

● Acquérir une meilleure compréhension du concept d’impédance de charge.

● Apprendre comment l’impédance de charge est utilisée dans un circuit.

● En savoir plus sur les effets de l’impédance de charge sur un circuit.

Un multimètre numérique

Dans pratiquement tous les dictionnaires, les synonymes sont définis comme des mots qui ont le même sens ou presque l’un que l’autre. Dans le domaine de l’électronique, nous constatons que l’utilisation de synonymes est très répandue.

Une telle paire de synonymes est l’impédance (circuits alternatifs) et la résistance (circuits continus). D’un point de vue technique, ils représentent tous deux une opposition à la circulation du courant, mais l’impédance intègre également la résistance dans sa factorisation. Ceci, bien sûr, comprend également la réactance (condensateurs) et l’inductance (inductances).

Qu’est-ce que l’impédance ?

L’impédance est la résistance active d’un circuit ou d’un composant électrique au courant alternatif, évoluant à partir des effets combinés de la réactance et de la résistance ohmique. Nous la définissons également comme toute obstruction, ou la mesure de l’opposition, d’un courant électrique au flux d’énergie lors de l’application d’une tension.

La définition plus technique est l’opposition totale offerte par un circuit électrique au flux de CA d’une seule fréquence. En résumé, c’est une combinaison de réactance et de résistance que nous mesurons en ohms, et nous la représentons par le symbole Z.

Calcul de l’impédance

Comme indiqué, l’impédance est l’opposition d’un circuit au courant alternatif, et nous la mesurons en ohms. Si on calcule l’impédance, on a besoin de la résistance (impédance) de tous les condensateurs, des inductances, et de la valeur de toutes les résistances. Ces valeurs sont nécessaires parce que chacun de ces composants fournit des quantités variables d’opposition au courant. La mesure, bien sûr, dépend de la façon dont le courant change de vitesse, de direction et d’intensité. Nous pouvons calculer l’impédance en utilisant une formule mathématique simple.

Voici les formules dont vous aurez besoin pour calculer précisément l’impédance de votre circuit

• Impédance : Z = R ou XL ou XC (si un seul est présent)

• Impédance en série uniquement : Z = √(R2 + X2) (lorsque les deux R et un type de X sont présents)

• Impédance en série uniquement : Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (lorsque R, XC et XL sont présents)

• Impédance dans tout circuit = R + jX (j est le nombre imaginaire √(-1))

• Résistance : R = V / I

• Réactance inductive : XL = 2πƒL = ωL

• Réactance capacitive : XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

Qu’est-ce que l’impédance de charge ?

Une charge ou impédance de charge est le concept de connexion d’un dispositif ou d’un composant à la sortie d’un bloc fonctionnel, tirant ainsi de lui une quantité mesurable de courant. Par exemple, vous pouvez connecter une résistance à une alimentation électrique ou connecter un amplificateur tampon (op-amplificateur) à un oscillateur. Par conséquent, une impédance de charge est l’impédance d’entrée du bloc fonctionnel suivant dans la chaîne.

Note : Un amplificateur tampon, ou tampon, assure la transformation de l’impédance électrique d’un circuit au circuit suivant dans la chaîne. En résumé, il assure le transfert du courant ou de la tension du premier circuit, qui a un niveau d’impédance de sortie élevé, vers le second circuit qui a un niveau d’impédance d’entrée faible. L’amplificateur tampon interpolé empêche le second circuit de surcharger le premier circuit et d’entraver son bon fonctionnement. En général, il existe deux principaux types de tampons : un tampon de courant, ou un tampon de tension.

Une impédance de charge est présente lorsque la charge comporte des composants autres que les seuls composants purement résistifs, comme les résistances, et intègre également des composants réactifs comme les inductances et les condensateurs. Les composants réactifs représentent l’impédance imaginaire, alors que les éléments résistifs contiennent l’impédance réelle.

Fonctionnellement, les résistances dissipent l’énergie lorsque nous appliquons une tension, alors que les condensateurs et les inductances stockent l’énergie. Par conséquent, nous considérons que leur impédance est imaginaire.

L’importance de l’impédance de charge

Comme pour toute résistance ajoutée à dessein à un circuit, le but ultime est de contrôler le flux de courant et de tension dans le circuit. Comme l’impédance n’est que l’extension des principes de la résistance dans les circuits alternatifs, l’utilisation de l’impédance de charge est naturellement cruciale pour la fonctionnalité du circuit.

Les impédances de charge sont également vitales pour évaluer le comportement d’un circuit dans diverses conditions. Par exemple, un circuit réalise un transfert de puissance maximal lorsque l’impédance de charge est égale à l’impédance de sortie du circuit. Une modification de l’impédance de charge affectera la charge et la décharge des constantes de temps RC. Cela dépend bien sûr de la conception du circuit, mais cela peut également entraîner une modification des temps de montée et de descente. En résumé, le comportement d’un circuit diffère dans des conditions telles que des charges inductives et capacitives, ou même des conditions de court-circuit.

Les impédances de charge sont également vitales lorsque l’adaptation d’impédance est votre objectif pour un circuit particulier. Prenons l’exemple des lignes de transmission. Idéalement, vous voulez que l’impédance de la source, l’impédance de la ligne de transmission et l’impédance de la charge soient égales. L’obtention de ces conditions de paramètres idéales garantira qu’un signal source de 7V sera un signal de 7V tout au long de la ligne de transmission et que la sortie observera ou verra également un signal de 7V.

L’impédance de charge affecte les performances des circuits, plus précisément les tensions et les courants de sortie. Ces effets se produisent dans les sources de tension, les capteurs et les amplificateurs, pour n’en citer que quelques-uns. L’un des meilleurs exemples de ce phénomène est celui des prises de courant du secteur, car elles fournissent du courant à une tension constante. Dans ce cas, la charge est l’appareil électrique que vous branchez sur le circuit d’alimentation. Cela signifie que lorsqu’un appareil de forte puissance s’allume, il réduit considérablement l’impédance de la charge. Cependant, l’adaptation de l’impédance n’est pas seulement critique pour une ligne de transmission, mais son importance s’étend également aux interconnexions de PCB.

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