Főbb tudnivalók

● Ismerje meg jobban a terhelő impedancia fogalmát.

● Ismerje meg, hogyan használják a terhelő impedanciát egy áramkörben.

● Tudjon meg többet arról, hogy a terhelési impedancia milyen hatással van egy áramkörre.

A digitális multiméter

Majdnem minden szótárban a szinonimák olyan szavak, amelyek jelentése megegyezik vagy közel azonos egymással. Az elektronika területén a szinonimák használata széles körben elterjedt.

Egy ilyen szinonimapár az impedancia (váltakozó áramú áramkörök) és az ellenállás (egyenáramú áramkörök). Műszaki szempontból mindkettő az áramáramlással szembeni ellenállást jelenti, de az impedancia az ellenállást is beépíti a tényezőjébe. Ez természetesen magában foglalja a reaktanciát (kondenzátorok) és az induktivitást (induktorok) is.

Mi az impedancia?

Az impedancia egy elektromos áramkör vagy alkatrész aktív ellenállása a váltakozó áramnak, amely a reaktancia és az ohmos ellenállás együttes hatásából alakul ki. Úgy is definiáljuk, mint az elektromos áram bármely akadályát, vagy az ellenállás mértékét az energiaáramlással szemben, amikor feszültséget alkalmazunk.

A technikaibb definíció szerint egy elektromos áramkör által az egyetlen frekvenciájú váltakozó áram áramlásával szemben nyújtott teljes ellenállás. Összefoglalva, ez a reaktancia és az ellenállás kombinációja, amelyet ohmban mérünk, és a Z szimbólummal ábrázoljuk.

Az impedancia számítása

Mint említettük, az impedancia egy áramkör ellenállása a váltakozó áramnak, és ohmban mérjük. Impedancia számításakor szükségünk van az összes kondenzátor, induktivitás ellenállására (impedanciájára) és az összes ellenállás értékére. Ezeknek az értékeknek a követelménye azért van, mert az egyes komponensek különböző mértékű ellenállást biztosítanak az árammal szemben. A mérték természetesen attól függ, hogy az áram sebessége, iránya és erőssége hogyan változik. Az impedanciát egy egyszerű matematikai képlet segítségével tudjuk kiszámítani.

Ezek a képletek szükségesek az áramkör impedanciájának pontos kiszámításához

• Impedancia: Z = R vagy XL vagy XC (ha csak az egyik van jelen)

• Kizárólag soros impedancia: Z = √(R2 + X2) (ha R és az X egyik típusa is jelen van)

• Kizárólag soros impedancia: Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (ha R, XC és XL is jelen van)

• Impedancia bármely áramkörben = R + jX (j a képzeletbeli szám √(-1))

• Átállás: R = V / I

• Induktív reaktancia: XL = 2πƒL = ωL

• Kapacitív reaktancia: XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

Mi a terhelő impedancia?

A terhelés vagy terhelő impedancia az a fogalom, hogy egy eszközt vagy alkatrészt egy funkcionális blokk kimenetéhez csatlakoztatunk, és így mérhető mennyiségű áramot vonunk el tőle. Például csatlakoztathat egy ellenállást egy tápegységhez, vagy csatlakoztathat egy puffer (op-erősítő) erősítőt egy oszcillátorhoz. A terhelő impedancia tehát a lánc következő funkcionális blokkjának bemeneti impedanciája.

Megjegyzés: A puffererősítő vagy puffer elektromos impedancia-átalakítást biztosít az egyik áramkörből a lánc következő áramkörébe. Összefoglalva, biztosítja az áram vagy feszültség átvitelét az első áramkörből, amelynek magas a kimeneti impedancia szintje, a második áramkörbe, amelynek alacsony a bemeneti impedancia szintje. Az interpolált puffererősítő megakadályozza, hogy a második áramkör túlterhelje az első áramkört és akadályozza a megfelelő működést. Általában két fő puffer típus létezik: árampuffer vagy feszültségpuffer.

A terhelő impedancia akkor van jelen, ha a terhelés nem csak tisztán ellenállásos komponensekkel, például ellenállásokkal rendelkezik, és reaktív komponenseket, például induktivitásokat és kondenzátorokat is tartalmaz. A reaktív komponensek a képzeletbeli impedanciát képviselik, míg az ellenállásos elemek valós impedanciát tartalmaznak.

Funkcionálisan az ellenállások disszipálják az energiát, amikor feszültséget alkalmazunk, míg a kondenzátorok és az induktivitások tárolják az energiát. Ezért impedanciájukat képzeletbeli impedanciának tekintjük.

A terhelés impedanciájának jelentősége

Mint minden, az áramkörhöz szándékosan hozzáadott ellenállás esetében, a végső cél az áram és a feszültség áramlásának szabályozása az áramkörön belül. Mivel az impedancia csupán az ellenállás elveinek kiterjesztése a váltakozó áramú áramkörökben, a terhelő impedancia használata érthető módon kulcsfontosságú az áramkörök működéséhez.

A terhelő impedancia az áramkör különböző körülmények közötti viselkedésének értékelésében is létfontosságú. Például egy áramkör akkor éri el a maximális teljesítményátvitelt, ha a terhelő impedancia megegyezik az áramkör kimeneti impedanciájával. A terhelő impedancia változása befolyásolja az RC időállandó töltését és kisülését. Ez természetesen az áramkör kialakításától függ, de ez is okozhat változást az emelkedési és süllyedési időkben. Összefoglalva, egy áramkör viselkedése különbözik olyan körülmények között, mint az induktív és kapacitív terhelések, vagy akár rövidzárlatos körülmények között.

A terhelő impedanciák akkor is létfontosságúak, ha egy adott áramkör esetében az impedanciaillesztés a cél. Nézzük meg az átviteli vezetékek példáját. Ideális esetben azt szeretné, ha a forrásimpedancia, az átviteli vonal impedanciája és a terhelő impedancia egyenlő lenne. Ezeknek az ideális paraméterfeltételeknek az elérése biztosítja, hogy egy 7 V-os forrásjel 7 V-os jel lesz az átviteli vonalon, és a kimenet is 7 V-os jelet fog megfigyelni vagy látni.

A terhelő impedancia befolyásolja az áramkörök teljesítményét, pontosabban a kimeneti feszültségeket és áramokat. Ezek a hatások feszültségforrásokban, érzékelőkben és erősítőkben fordulnak elő, hogy csak néhányat említsünk. Az egyik legjobb példa erre a hálózati konnektorok, mivel ezek állandó feszültségen szolgáltatnak áramot. Ebben az esetben a terhelés az elektromos készülék, amelyet a tápáramkörre csatlakoztat. Ez azt jelenti, hogy amikor egy nagy teljesítményű készülék bekapcsol, jelentősen csökkenti a terhelő impedanciát. Az impedanciaillesztés azonban nem csak egy átviteli vezeték esetében kritikus, hanem fontossága kiterjed a NYÁK-összekötőkre is.

Háromfázisú olajba merülő transzformátor dugaszolható típusú HV persellyel

A Cadence PCB tervezés és elemzés áttekintő oldalának segítségével biztos lehet benne, hogy tervezői és gyártócsapatai együtt fognak dolgozni a terhelő impedancia használatának megértésén a vállalat összes alkalmazható áramköri tervénél. Továbbá, ha egy olyan teljes funkcionalitású PCB tervezési és elemzési csomagot választ, mint a Cadence Allegro PCB Designer, a megfelelő impedancia biztosításához hasznos eszközökkel segíthet biztosítani a PCB-tervezés sikerét.

Ha többet szeretne megtudni arról, hogy a Cadence milyen megoldást kínál az Ön számára, beszéljen velünk és szakértői csapatunkkal.

A szerzőről

A Cadence PCB megoldások egy komplett, elejétől a végéig tartó tervezési eszköz a gyors és hatékony termékkészítés érdekében. A Cadence lehetővé teszi a felhasználók számára a tervezési ciklusok pontos lerövidítését a gyártásnak való átadásig a modern, IPC-2581 ipari szabvány segítségével.

Follow on Linkedin Visit Website More Content by Cadence PCB Solutions