Key Takeaways

● Obțineți o mai bună înțelegere a conceptului de impedanță de sarcină.

● Aflați cum se utilizează impedanța de sarcină într-un circuit.

● Aflați mai multe despre efectele pe care impedanța de sarcină le are asupra unui circuit.

Un multimetru digital

În aproape toate dicționarele, sinonimele sunt definite ca fiind cuvinte care au același înțeles sau aproape același înțeles unul cu celălalt. În domeniul electronicii, constatăm că utilizarea sinonimelor este foarte răspândită.

O astfel de pereche de sinonime sunt impedanța (circuite de curent alternativ) și rezistența (circuite de curent continuu). Din punct de vedere tehnic, ambele reprezintă opoziția la circulația curentului, dar impedanța încorporează și rezistența în factorabilitatea sa. Aceasta include, bineînțeles, și reactanța (condensatori) și inductanța (inductori).

Ce este impedanța?

Impedanța este rezistența activă a unui circuit electric sau a unei componente la curent alternativ, care evoluează din efectele combinate ale reactanței și rezistenței ohmice. O definim, de asemenea, ca fiind orice obstrucție sau măsura opoziției unui curent electric la fluxul de energie la aplicarea tensiunii.

Definiția mai tehnică este opoziția totală oferită de un circuit electric la fluxul de curent alternativ de o singură frecvență. Pe scurt, este o combinație de reactanță și rezistență pe care o măsurăm în ohmi și o reprezentăm cu simbolul Z.

Calculul impedanței

După cum s-a spus, impedanța este opoziția unui circuit la curent alternativ și o măsurăm în ohmi. Dacă calculăm impedanța, avem nevoie de rezistența (impedanța) tuturor condensatoarelor, inductoarelor și de valoarea tuturor rezistențelor. Necesitatea acestor valori se datorează faptului că fiecare dintre aceste componente oferă cantități variabile de opoziție la curent. Măsura, bineînțeles, depinde de modul în care curentul își schimbă viteza, direcția și intensitatea. Putem calcula impedanța folosind o formulă matematică simplă.

Acestea sunt formulele de care veți avea nevoie pentru a calcula cu exactitate impedanța circuitului dumneavoastră

• Impedanța: Z = R sau XL sau XC (dacă este prezentă doar una singură)

• Impedanța doar în serie: Z = √(R2 + X2) (când sunt prezenți atât R cât și un tip de X)

• Impedanță numai în serie: Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (când sunt prezente R, XC și XL)

• Impedanța în orice circuit = R + jX (j este numărul imaginar √(-1))

• Rezistență: R = V / I

• Reactanță inductivă: XL = 2πƒL = ωL

• Reactanță capacitivă: XC = 1 / 2πƒC = 1 / ωC

Ce este impedanța de sarcină?

O sarcină sau impedanța de sarcină este conceptul de conectare a unui dispozitiv sau a unei componente la ieșirea unui bloc funcțional, atrăgând astfel de la acesta o cantitate măsurabilă de curent. De exemplu, puteți conecta o rezistență la o sursă de alimentare sau puteți conecta un amplificator tampon (op-amplificator) la un oscilator. Prin urmare, o impedanță de sarcină este impedanța de intrare a următorului bloc funcțional din lanț.

Nota: Un amplificator tampon, sau buffer, asigură transformarea impedanței electrice de la un circuit la următorul circuit din lanț. Pe scurt, acesta asigură transferul de curent sau tensiune de la primul circuit, care are un nivel ridicat de impedanță de ieșire, la cel de-al doilea circuit care are un nivel scăzut de impedanță de intrare. Amplificatorul tampon interpolat împiedică al doilea circuit să supraîncarce primul circuit și să împiedice buna funcționare. În general, există două tipuri principale de amortizoare: un amortizor de curent sau un amortizor de tensiune.

O impedanță de sarcină este prezentă atunci când sarcina are și alte componente decât cele pur rezistive, cum ar fi rezistențele, și încorporează, de asemenea, componente reactive, cum ar fi inductoarele și condensatoarele. Componentele reactive reprezintă impedanța imaginară, în timp ce elementele rezistive conțin impedanța reală.

Funcțional, rezistențele disipă energia atunci când aplicăm tensiune, în timp ce condensatorii și inductorii stochează energia. Prin urmare, considerăm că impedanța lor este imaginară.

Importanța impedanței de sarcină

Ca și în cazul oricărei rezistențe adăugate în mod intenționat la un circuit, scopul final este de a controla fluxul de curent și tensiune în cadrul circuitului. Deoarece impedanța nu este decât o extensie a principiilor rezistenței în circuitele de curent alternativ, utilizarea impedanței de sarcină este, de înțeles, crucială pentru funcționalitatea circuitului.

Impedanțele de sarcină sunt, de asemenea, vitale în evaluarea comportamentului unui circuit în diferite condiții. De exemplu, un circuit realizează un transfer maxim de putere atunci când impedanța de sarcină este egală cu impedanța de ieșire a circuitului. O modificare a impedanței de sarcină va afecta încărcarea și descărcarea constantelor de timp RC. Acest lucru depinde, bineînțeles, de proiectarea circuitului, dar poate provoca, de asemenea, o modificare a timpilor de creștere și scădere. Pe scurt, comportamentul unui circuit diferă în condiții precum sarcini inductive și capacitive, sau chiar în condiții de scurtcircuit.

Impedanțele de sarcină sunt, de asemenea, vitale atunci când potrivirea impedanței este obiectivul dumneavoastră pentru un anumit circuit. Să ne uităm la exemplul liniilor de transmisie. În mod ideal, doriți ca impedanța sursei, impedanța liniei de transmisie și impedanța de sarcină să fie egale. Realizarea acestor condiții ideale ale parametrilor va asigura că un semnal sursă de 7V va fi un semnal de 7V pe toată linia de transmisie, iar la ieșire se va observa sau se va vedea, de asemenea, un semnal de 7V.

Impedanța de sarcină afectează performanța circuitelor, mai exact, tensiunile și curenții de ieșire. Aceste efecte apar în sursele de tensiune, senzori și amplificatoare, pentru a numi doar câteva. Unul dintre cele mai bune exemple în acest sens îl reprezintă prizele de alimentare de la rețea, deoarece acestea furnizează energie la o tensiune constantă. În acest caz, sarcina este aparatul electric pe care îl conectați la circuitul de alimentare. Acest lucru înseamnă că, atunci când un aparat de mare putere pornește, reduce semnificativ impedanța de sarcină. Cu toate acestea, adaptarea impedanței nu este critică doar pentru o linie de transmisie, ci importanța sa se extinde și la interconexiunile PCB.

Transformator trifazat cu imersie în ulei cu bucșă HV de tip plug-in

Din fericire, cu ajutorul paginii de prezentare generală a proiectării și analizei PCB de la Cadence, veți fi sigur că proiectanții și echipele de producție vor lucra împreună pentru a înțelege utilizarea impedanței de sarcină pentru toate proiectele de circuite aplicabile ale companiei dumneavoastră. În plus, alegerea unui pachet complet de proiectare și analiză a PCB-urilor, cum ar fi Cadence Allegro PCB Designer, vă poate ajuta să asigurați succesul proiectării PCB-urilor dvs. cu instrumente utile pentru asigurarea unei impedanțe adecvate.

Dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care Cadence are soluția potrivită pentru dvs. vorbiți cu noi și cu echipa noastră de experți.

Despre autor

Soluțiile Cadence PCB sunt un instrument complet de proiectare front-to-back pentru a permite crearea rapidă și eficientă a produselor. Cadence permite utilizatorilor să scurteze cu acuratețe ciclurile de proiectare până la predarea către producție prin intermediul standardului industrial modern, IPC-2581.

Urmăriți pe Linkedin Vizitați site-ul web Mai mult conținut de Cadence PCB Solutions