Key Takeaways

● Meer inzicht krijgen in het begrip ladingsimpedantie.

● Leren hoe ladingsimpedantie in een schakeling wordt gebruikt.

● Meer leren over de effecten van de belastingsimpedantie op een schakeling.

Een digitale multimeter

In vrijwel elk woordenboek worden synoniemen gedefinieerd als woorden die dezelfde of bijna dezelfde betekenis hebben als elkaar. Op het gebied van de elektronica vinden we het gebruik van synoniemen wijdverbreid.

Een zo’n paar synoniemen zijn impedantie (AC-circuits) en weerstand (DC-circuits). Vanuit technisch standpunt staan zij beide voor weerstand tegen stroomstroming, maar impedantie omvat ook weerstand in zijn factorbaarheid. Dit omvat natuurlijk ook reactantie (condensatoren) en inductantie (spoelen).

Wat is impedantie?

Impedantie is de actieve weerstand van een elektrische stroomkring of component tegen wisselstroom, die zich ontwikkelt uit de gecombineerde effecten van reactantie en ohmse weerstand. Wij definiëren het ook als elke belemmering, of de maat van de weerstand, van een elektrische stroom tegen de energiestroom bij toepassing van spanning.

De meer technische definitie is de totale weerstand die een elektrische stroomkring biedt tegen de stroom van wisselstroom van een enkele frequentie. Samengevat is het een combinatie van reactantie en weerstand die we meten in ohms, en we geven het weer met het symbool Z.

Berekenen van impedantie

Zoals gezegd, impedantie is de weerstand van een stroomkring tegen wisselstroom, en we meten het in ohms. Voor de berekening van de impedantie hebben wij de weerstand (impedantie) nodig van alle condensatoren, spoelen, en de waarde van alle weerstanden. Deze waarden zijn nodig omdat elk van deze componenten in verschillende mate weerstand biedt aan de stroom. De maat hangt natuurlijk af van hoe de stroom verandert in snelheid, richting en sterkte. We kunnen de impedantie berekenen met behulp van een eenvoudige wiskundige formule.

Dit zijn de formules die u nodig hebt om de impedantie van uw schakeling nauwkeurig te berekenen

• Impedantie: Z = R of XL of XC (als er maar één aanwezig is)

• Impedantie alleen in serie: Z = √(R2 + X2) (als zowel R als één type X aanwezig zijn)

• Impedantie alleen in serie: Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (als R, XC, en XL aanwezig zijn)

• Impedantie in een willekeurige schakeling = R + jX (j is het imaginaire getal √(-1))

• Weerstand: R = V / I

• Inductieve reactantie: XL = 2πƒL = ωL

• Capacatieve reactantie: XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

Wat is belastingsimpedantie?

Een belasting of belastingsimpedantie is het concept van het aansluiten van een apparaat of component op de uitgang van een functioneel blok, waardoor er een meetbare hoeveelheid stroom aan wordt onttrokken. Men kan bijvoorbeeld een weerstand aansluiten op een voeding of een buffer (op-amplifier) versterker aansluiten op een oscillator. Een belastingsimpedantie is dus de ingangsimpedantie van het volgende functionele blok in de keten.

Noot: Een bufferversterker, of buffer, zorgt voor de elektrische impedantietransformatie van de ene schakeling naar de volgende schakeling in de keten. Samengevat zorgt hij voor de overdracht van stroom of spanning van de eerste schakeling, die een hoog uitgangsimpedantieniveau heeft, naar de tweede schakeling die een laag ingangsimpedantieniveau heeft. De geïnterpoleerde bufferversterker verhindert dat de tweede schakeling de eerste schakeling overbelast en een goede werking belemmert. In het algemeen zijn er twee hoofdtypen buffers: een stroombuffer, of een spanningsbuffer.

Een belastingsimpedantie is aanwezig wanneer de belasting andere componenten heeft dan alleen zuiver resistieve componenten, zoals weerstanden, en ook reactieve componenten bevat zoals spoelen en condensatoren. De reactieve componenten vertegenwoordigen de imaginaire impedantie, terwijl de resistieve elementen de reële impedantie bevatten.

Functioneel gezien geven de weerstanden de energie af wanneer we spanning aanleggen, terwijl de condensatoren en de inductoren de energie opslaan. Daarom beschouwen wij hun impedantie als denkbeeldig.

Het belang van de impedantie van de belasting

Zoals bij elke weerstand die met opzet aan een stroomkring wordt toegevoegd, is het uiteindelijke doel de stroom- en spanningsstromen binnen de stroomkring te beheersen. Aangezien de impedantie slechts een uitbreiding is van de principes van weerstand in wisselstroomkringen, is het gebruik van de belastingsimpedantie begrijpelijkerwijs van cruciaal belang voor de functionaliteit van de stroomkring.

Lastingsimpedanties zijn ook van vitaal belang voor de beoordeling van het gedrag van een stroomkring onder verschillende omstandigheden. Een schakeling bereikt bijvoorbeeld een maximale vermogensoverdracht wanneer de belastingsimpedantie gelijk is aan de uitgangsimpedantie van de schakeling. Een verandering in de belastingsimpedantie zal een invloed hebben op het opladen en ontladen van de RC-tijdconstanten. Dit is uiteraard afhankelijk van het ontwerp van de schakeling, maar kan ook een verandering in de stijg- en daaltijden veroorzaken. Samenvattend, het gedrag van een schakeling verschilt onder omstandigheden zoals inductieve en capacitieve belastingen, of zelfs kortsluit condities.

Ladingsimpedanties zijn ook van vitaal belang wanneer impedantie aanpassing uw doel is voor een bepaalde schakeling. Laten we eens kijken naar het voorbeeld van transmissielijnen. In het ideale geval wil je dat de bronimpedantie, de transmissielijnimpedantie en de belastingsimpedantie gelijk zijn. Het bereiken van deze ideale parameter voorwaarden zal ervoor zorgen dat een 7V bronsignaal een 7V signaal zal zijn in de gehele transmissielijn en de uitgang zal ook een 7V signaal waarnemen of zien.

Belastingsimpedantie beïnvloedt de prestaties van circuits, meer in het bijzonder, uitgangsspanningen en stromen. Deze effecten doen zich voor in spanningsbronnen, sensoren en versterkers, om er een paar te noemen. Een van de beste voorbeelden hiervan zijn stopcontacten, omdat deze stroom leveren bij een constante spanning. In dit geval is de belasting het elektrische apparaat dat u op het voedingscircuit aansluit. Dit betekent dat wanneer een apparaat met een hoog vermogen wordt ingeschakeld, dit de impedantie van de belasting aanzienlijk vermindert. De impedantieaanpassing is echter niet alleen van kritiek belang voor een transmissielijn, maar ook voor de PCB-interconnecties.

Driefasige olie-immerse transformator met insteekbare HV-bus

Met de overzichtspagina PCB-ontwerp en -analyse van Cadence zult u er zeker van zijn dat uw ontwerpers en productieteams samenwerken om het gebruik van de belastingsimpedantie te begrijpen voor alle van toepassing zijnde circuitontwerpen van uw bedrijf. Bovendien, het kiezen van een full-featured PCB Design en analyse pakket, zoals Cadence Allegro PCB Designer, kan helpen zorgen voor het succes van uw PCB-ontwerp met handige tools voor het waarborgen van de juiste impedantie.

Als u op zoek bent om meer te leren over hoe Cadence heeft de oplossing voor u, praat met ons en ons team van experts.

Over de auteur

Cadence PCB-oplossingen is een complete front to back design tool om snel en efficiënt product creatie mogelijk te maken. Cadence stelt gebruikers in staat nauwkeurig verkorten ontwerp cycli af te geven aan de productie door middel van moderne, IPC-2581 industrie standard.

Volg op Linkedin Bezoek Website Meer inhoud door Cadence PCB Solutions