Key Takeaways

● Zrozum lepiej pojęcie impedancji obciążenia.

● Dowiedz się jak impedancja obciążenia jest używana w obwodzie.

● Dowiedz się więcej o wpływie impedancji obciążenia na obwód.

Multimetr cyfrowy

W praktycznie każdym słowniku synonimy są definiowane jako słowa, które mają takie samo lub prawie takie samo znaczenie jak jedno i drugie. W dziedzinie elektroniki, użycie synonimów jest powszechne.

Jedną z takich par synonimów jest impedancja (obwody AC) i rezystancja (obwody DC). Z technicznego punktu widzenia, oba reprezentują opór wobec przepływu prądu, ale impedancja zawiera również opór w swojej czynnikowości. To, oczywiście, obejmuje reaktancję (kondensatory) i indukcyjność (cewki), jak również.

Co to jest impedancja?

Impedancja jest aktywną rezystancją obwodu elektrycznego lub komponentu dla prądu zmiennego, rozwijającą się z połączonych efektów reaktancji i rezystancji omowej. Definiujemy ją również jako każdą przeszkodę, lub miarę opozycji, prądu elektrycznego do przepływu energii przy przyłożeniu napięcia.

Definicja bardziej techniczna to całkowita opozycja oferowana przez obwód elektryczny do przepływu prądu zmiennego o jednej częstotliwości. Podsumowując, jest to połączenie reaktancji i rezystancji, które mierzymy w omach, i reprezentujemy symbolem Z.

Obliczanie impedancji

Jak stwierdzono, impedancja jest opozycją obwodu do prądu zmiennego, i mierzymy ją w omach. Jeśli obliczamy impedancję, potrzebujemy rezystancji (impedancji) wszystkich kondensatorów, cewek i wartości wszystkich rezystorów. Wymóg tych wartości wynika z tego, że każdy z tych elementów w różnym stopniu przeciwstawia się prądowi. Miara, oczywiście, zależy od tego, jak prąd zmienia się pod względem prędkości, kierunku i siły. Impedancję możemy obliczyć za pomocą prostego wzoru matematycznego.

Oto wzory, których będziesz potrzebował, aby dokładnie obliczyć impedancję swojego obwodu

• Impedancja: Z = R lub XL lub XC (jeśli występuje tylko jeden z nich)

• Impedancja tylko w szeregu: Z = √(R2 + X2) (gdy obecne są zarówno R jak i jeden rodzaj X)

• Impedancja tylko w szeregu: Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (gdy obecne są R, XC i XL)

• Impedancja w dowolnym obwodzie = R + jX (j jest liczbą urojoną √(-1))

• Rezystancja: R = V / I

• Reaktancja indukcyjna: XL = 2πƒL = ωL

• Reaktancja pojemnościowa: XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

Co to jest impedancja obciążenia?

Obciążenie lub impedancja obciążenia to koncepcja podłączenia urządzenia lub komponentu do wyjścia bloku funkcjonalnego, przez co pobiera się z niego mierzalną ilość prądu. Na przykład, można podłączyć rezystor do zasilacza lub podłączyć wzmacniacz buforowy (op-amplifier) do oscylatora. Dlatego impedancja obciążenia jest impedancją wejściową następnego bloku funkcjonalnego w łańcuchu.

Uwaga: Wzmacniacz buforowy, lub bufor, zapewnia transformację impedancji elektrycznej z jednego obwodu do następnego obwodu w łańcuchu. Podsumowując, zapewnia on transfer prądu lub napięcia z pierwszego obwodu, który ma wysoki poziom impedancji wyjściowej, do drugiego obwodu, który ma niski poziom impedancji wejściowej. Interpolowany wzmacniacz buforowy powstrzymuje drugi obwód przed przeciążeniem pierwszego obwodu i zakłóceniem prawidłowej funkcjonalności. Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa główne rodzaje buforów: bufor prądowy lub bufor napięciowy.

A impedancja obciążenia jest obecna, gdy obciążenie ma inne komponenty niż tylko czysto rezystancyjne, takie jak rezystory, a także zawiera komponenty reaktywne, takie jak cewki i kondensatory. Elementy reaktywne reprezentują impedancję urojoną, podczas gdy elementy rezystancyjne zawierają impedancję rzeczywistą.

Funkcjonalnie, rezystory rozpraszają energię, gdy przykładamy napięcie, podczas gdy kondensatory i cewki magazynują energię. Dlatego uważamy, że ich impedancja jest urojona.

Ważność impedancji obciążenia

Podobnie jak w przypadku każdego oporu celowo dodanego do obwodu, ostatecznym celem jest kontrola przepływu prądu i napięcia w obwodzie. Ponieważ impedancja jest jedynie rozszerzeniem zasad rezystancji w obwodach AC, użycie impedancji obciążenia jest w sposób zrozumiały kluczowe dla funkcjonalności obwodu.

Impedancje obciążenia są również istotne w ocenie zachowania obwodu w różnych warunkach. Na przykład, obwód osiąga maksymalny transfer mocy, gdy impedancja obciążenia jest równa impedancji wyjściowej obwodu. Zmiana impedancji obciążenia będzie miała wpływ na ładowanie i rozładowywanie stałych czasowych RC. To, oczywiście, zależy od projektu obwodu, ale może również spowodować zmianę w czasach narastania i opadania. Podsumowując, zachowanie obwodu różni się w warunkach takich jak obciążenia indukcyjne i pojemnościowe, a nawet w warunkach zwarcia.

Impedancje obciążenia są również istotne, gdy dopasowanie impedancji jest twoim celem dla danego obwodu. Spójrzmy na przykład linii transmisyjnych. Idealnie, chcesz, aby impedancja źródła, impedancja linii transmisyjnej i impedancja obciążenia były równe. Osiągnięcie tych idealnych warunków parametrów zapewni, że sygnał źródłowy 7V będzie sygnałem 7V w całej linii transmisyjnej, a wyjście będzie również obserwować lub widzieć sygnał 7V.

Impedancja obciążenia wpływa na wydajność obwodów, a dokładniej na napięcia i prądy wyjściowe. Efekty te występują w źródłach napięcia, czujnikach i wzmacniaczach, by wymienić tylko kilka. Jednym z najlepszych tego przykładów są gniazdka sieciowe, ponieważ dostarczają one prąd o stałym napięciu. W tym przypadku, obciążeniem jest urządzenie elektryczne podłączone do obwodu zasilania. Oznacza to, że kiedy urządzenie o dużej mocy włącza się, znacznie zmniejsza impedancję obciążenia. Jednakże, dopasowanie impedancji jest nie tylko krytyczne dla linii transmisyjnej, ale jego znaczenie rozciąga się na połączenia PCB, jak również.

Trójfazowy transformator olejowy z tuleją HV typu plug-in

Na szczęście, dzięki stronie przeglądowej PCB Design and Analysis firmy Cadence, będziesz mieć pewność, że Twoi projektanci i zespoły produkcyjne będą współpracować w celu zrozumienia zastosowania impedancji obciążenia dla wszystkich obowiązujących projektów obwodów Twojej firmy. Dodatkowo, wybierając w pełni funkcjonalny pakiet PCB Design i analizy, jak Cadence Allegro PCB Designer, może pomóc zapewnić sukces projektu PCB z pomocnych narzędzi do zapewnienia odpowiedniej impedancji.

Jeśli szukasz dowiedzieć się więcej o tym, jak Cadence ma rozwiązanie dla Ciebie, porozmawiaj z nami i naszym zespołem ekspertów.

About the Author

Cadence PCB rozwiązania jest kompletny front to back narzędzie do projektowania, aby umożliwić szybkie i wydajne tworzenie produktów. Cadence umożliwia użytkownikom dokładne skrócenie cykli projektowych do przekazania do produkcji dzięki nowoczesnym standardom przemysłowym IPC-2581.

Follow on Linkedin Visit Website More Content by Cadence PCB Solutions