Passaggi chiave

● Acquisire una maggiore comprensione del concetto di impedenza di carico.

● Imparare come viene usata l’impedenza di carico in un circuito.

● Imparare di più sugli effetti che l’impedenza di carico ha su un circuito.

Un multimetro digitale

In quasi ogni dizionario, i sinonimi sono definiti come parole che hanno lo stesso significato o quasi. Nel campo dell’elettronica, l’uso dei sinonimi è molto diffuso.

Una di queste coppie di sinonimi è impedenza (circuiti AC) e resistenza (circuiti DC). Da un punto di vista tecnico, entrambi rappresentano l’opposizione al flusso di corrente, ma l’impedenza incorpora anche la resistenza nella sua fattorizzazione. Questo, naturalmente, include anche la reattanza (condensatori) e l’induttanza (induttori).

Che cos’è l’impedenza?

L’impedenza è la resistenza attiva di un circuito elettrico o di un componente alla corrente alternata, che deriva dagli effetti combinati della reattanza e della resistenza ohmica. La definiamo anche come qualsiasi ostruzione, o la misura dell’opposizione, di una corrente elettrica al flusso di energia quando si applica la tensione.

La definizione più tecnica è l’opposizione totale offerta da un circuito elettrico al flusso di AC di una singola frequenza. In sintesi, è una combinazione di reattanza e resistenza che misuriamo in ohm, e la rappresentiamo con il simbolo Z.

Calcolo dell’impedenza

Come detto, l’impedenza è l’opposizione di un circuito alla corrente alternata, e si misura in ohm. Se calcoliamo l’impedenza, abbiamo bisogno della resistenza (impedenza) di tutti i condensatori, induttori, e il valore di tutte le resistenze. Il requisito di questi valori è perché ognuno di questi componenti fornisce una quantità variabile di opposizione alla corrente. La misura, naturalmente, dipende da come la corrente cambia in velocità, direzione e forza. Possiamo calcolare l’impedenza usando una semplice formula matematica.

Queste sono le formule di cui avrete bisogno per calcolare accuratamente l’impedenza del vostro circuito

• Impedenza: Z = R o XL o XC (se solo uno è presente)

• Impedenza solo in serie: Z = √(R2 + X2) (quando sono presenti sia R che un tipo di X)

• Impedenza solo in serie: Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (quando sono presenti R, XC e XL)

• Impedenza in un circuito qualsiasi = R + jX (j è il numero immaginario √(-1))

• Resistenza: R = V / I

• Reattanza induttiva: XL = 2πƒL = ωL

• Reattanza capacitiva: XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

Che cos’è l’impedenza di carico?

Un carico o impedenza di carico è il concetto di collegare un dispositivo o un componente all’uscita di un blocco funzionale, traendone una quantità misurabile di corrente. Per esempio, si può collegare una resistenza a un’alimentazione o collegare un amplificatore buffer (op-amplificatore) a un oscillatore. Pertanto, un’impedenza di carico è l’impedenza di ingresso del prossimo blocco funzionale nella catena.

Nota: Un amplificatore buffer, o buffer, fornisce la trasformazione dell’impedenza elettrica da un circuito al circuito successivo nella catena. In sintesi, assicura il trasferimento di corrente o tensione dal primo circuito, che ha un alto livello di impedenza di uscita, al secondo circuito che ha un basso livello di impedenza di ingresso. L’amplificatore buffer interpolato impedisce al secondo circuito di sovraccaricare il primo circuito e impedire la corretta funzionalità. In generale, ci sono due tipi principali di buffer: un buffer di corrente, o un buffer di tensione.

Un’impedenza di carico è presente quando il carico ha componenti diversi da quelli puramente resistivi, come i resistori, e incorpora anche componenti reattivi come induttori e condensatori. I componenti reattivi rappresentano l’impedenza immaginaria, mentre gli elementi resistivi contengono l’impedenza reale.

Funzionalmente, i resistori dissipano l’energia quando applichiamo la tensione, mentre i condensatori e gli induttori immagazzinano l’energia. Pertanto, consideriamo la loro impedenza come immaginaria.

L’importanza dell’impedenza di carico

Come per qualsiasi resistenza aggiunta di proposito a un circuito, l’obiettivo finale è quello di controllare il flusso di corrente e tensione all’interno del circuito. Poiché l’impedenza è semplicemente l’estensione dei principi della resistenza nei circuiti CA, l’uso dell’impedenza di carico è comprensibilmente cruciale per la funzionalità del circuito.

L’impedenza di carico è anche vitale per valutare il comportamento di un circuito in varie condizioni. Per esempio, un circuito raggiunge il massimo trasferimento di potenza quando l’impedenza di carico è uguale all’impedenza di uscita del circuito. Un cambiamento nell’impedenza di carico influenzerà la carica e la scarica delle costanti di tempo RC. Questo, naturalmente, dipende dal progetto del circuito, ma può anche causare un cambiamento nei tempi di salita e discesa. In sintesi, il comportamento di un circuito differisce in condizioni come carichi induttivi e capacitivi, o anche in condizioni di corto circuito.

Le impedenze di carico sono anche vitali quando l’adattamento di impedenza è il vostro obiettivo per un particolare circuito. Guardiamo l’esempio delle linee di trasmissione. Idealmente, si desidera che l’impedenza della sorgente, l’impedenza della linea di trasmissione e l’impedenza del carico siano uguali. Raggiungere queste condizioni ideali dei parametri assicurerà che un segnale di sorgente di 7V sarà un segnale di 7V in tutta la linea di trasmissione e l’uscita osserverà o vedrà anche un segnale di 7V.

L’impedenza di carico influenza le prestazioni dei circuiti, più specificamente, le tensioni e le correnti di uscita. Questi effetti si verificano in fonti di tensione, sensori e amplificatori, per citarne alcuni. Uno dei migliori esempi di ciò sono le prese di corrente, poiché forniscono energia a una tensione costante. In questo caso, il carico è l’apparecchio elettrico che si collega al circuito di alimentazione. Ciò significa che quando un apparecchio ad alta potenza si accende, riduce significativamente l’impedenza del carico. Tuttavia, l’adattamento di impedenza non è solo critico per una linea di trasmissione, ma la sua importanza si estende anche alle interconnessioni PCB.

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