Prinsip dasar pencocokan impedansi
1. rangkaian resistansi murni
Dalam fisika sekolah menengah, listrik telah menceritakan masalah berikut: hambatan peralatan listrik R, dihubungkan ke potensial listrik E, hambatan internal r baterai, dalam kondisi apa keluaran daya dari catu daya paling besar?Ketika resistansi eksternal sama dengan resistansi internal, keluaran daya dari catu daya ke rangkaian eksternal adalah yang terbesar, yang merupakan pencocokan daya rangkaian resistif murni.Jika diganti dengan rangkaian AC, maka harus memenuhi syarat rangkaian R = r agar cocok.
2. rangkaian reaktansi
Rangkaian impedansi lebih kompleks dibandingkan dengan rangkaian resistansi murni, selain resistansi pada rangkaian tersebut terdapat kapasitor dan induktor.Komponen, dan bekerja pada rangkaian AC frekuensi rendah atau frekuensi tinggi.Pada rangkaian AC, hambatan, kapasitansi, dan induktansi dari hambatan arus bolak-balik disebut impedansi, ditandai dengan huruf Z. Dari jumlah tersebut, efek penghalang kapasitansi dan induktansi pada arus bolak-balik disebut reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif dan masing-masing.Nilai reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif berkaitan dengan frekuensi arus bolak-balik yang dioperasikan selain besar kecilnya kapasitansi dan induktansi itu sendiri.Perlu dicatat bahwa, dalam rangkaian reaktansi, nilai resistansi R, reaktansi induktif, dan reaktansi kapasitif ganda tidak dapat dijumlahkan dengan aritmatika sederhana, tetapi metode triangulasi impedansi umum digunakan untuk menghitungnya.Dengan demikian, rangkaian impedansi untuk mencapai pencocokan dari rangkaian resistif murni menjadi lebih kompleks, selain rangkaian input dan output dalam persyaratan komponen resistif adalah sama, tetapi juga memerlukan komponen reaktansi dengan ukuran yang sama dan tanda yang berlawanan (pencocokan konjugasi );atau komponen resistif dan komponen reaktansi sama (pencocokan non-reflektif).Di sini mengacu pada reaktansi X, yaitu perbedaan reaktansi induktif XL dan reaktansi kapasitif XC (hanya untuk rangkaian seri, jika rangkaian paralel lebih rumit perhitungannya).Untuk memenuhi kondisi diatas disebut pencocokan impedansi, yaitu beban yang dapat memperoleh daya maksimum.
Kunci untuk pencocokan impedansi adalah impedansi keluaran tahap depan sama dengan impedansi masukan tahap belakang.Impedansi masukan dan impedansi keluaran banyak digunakan pada rangkaian elektronika di semua tingkatan, semua jenis alat ukur dan semua jenis komponen elektronik.Jadi apa itu impedansi masukan dan impedansi keluaran?Impedansi masukan adalah impedansi rangkaian terhadap sumber sinyal.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 penguat, impedansi masukannya adalah menghilangkan sumber sinyal E dan resistansi internal r, dari ujung AB ke impedansi ekivalen.Nilainya adalah Z = UI / I1, yaitu perbandingan tegangan masukan dan arus masukan.Bagi sumber sinyal, penguat menjadi bebannya.Secara numerik, nilai beban ekivalen penguat adalah nilai impedansi masukan.Besar kecilnya impedansi masukan tidak sama untuk rangkaian yang berbeda.
Misalnya, semakin tinggi impedansi masukan (disebut sensitivitas tegangan) dari blok tegangan multimeter, semakin kecil shunt pada rangkaian yang diuji dan semakin kecil kesalahan pengukurannya.Semakin rendah impedansi masukan dari blok arus, semakin kecil pembagian tegangan pada rangkaian yang diuji, dan dengan demikian semakin kecil kesalahan pengukurannya.Untuk penguat daya, ketika impedansi keluaran sumber sinyal sama dengan impedansi masukan rangkaian penguat, hal ini disebut pencocokan impedansi, dan kemudian rangkaian penguat dapat memperoleh daya maksimum pada keluarannya.Impedansi keluaran adalah impedansi rangkaian terhadap beban.Seperti pada Gambar 4, catu daya pada sisi masukan rangkaian dihubung pendek, sisi keluaran beban dihilangkan, impedansi ekivalen dari sisi keluaran CD disebut impedansi keluaran.Jika impedansi beban tidak sama dengan impedansi keluaran, disebut ketidaksesuaian impedansi, beban tidak dapat memperoleh keluaran daya maksimal.Perbandingan tegangan keluaran U2 dan arus keluaran I2 disebut impedansi keluaran.Besar kecilnya impedansi keluaran bergantung pada rangkaian yang berbeda yang memiliki persyaratan berbeda.
Misalnya, sumber tegangan memerlukan impedansi keluaran yang rendah, sedangkan sumber arus memerlukan impedansi keluaran yang tinggi.Untuk rangkaian penguat, nilai impedansi keluaran menunjukkan kemampuannya membawa beban.Biasanya, impedansi keluaran yang kecil menghasilkan daya dukung beban yang tinggi.Jika impedansi keluaran tidak dapat dicocokkan dengan beban, transformator atau rangkaian jaringan dapat ditambahkan untuk mencapai kecocokan.Misalnya, penguat transistor biasanya dihubungkan ke transformator keluaran antara penguat dan speaker, dan impedansi keluaran penguat disesuaikan dengan impedansi primer transformator, dan impedansi sekunder transformator disesuaikan dengan impedansi pembicara.Impedansi sekunder transformator disesuaikan dengan impedansi loudspeaker.Transformator mengubah rasio impedansi melalui rasio belitan belitan primer dan sekunder.Pada rangkaian elektronika sebenarnya, sering dijumpai sumber sinyal dan rangkaian penguat atau rangkaian penguat dan impedansi bebannya tidak sama dengan keadaan, sehingga tidak dapat dihubungkan secara langsung.Solusinya adalah dengan menambahkan rangkaian atau jaringan yang cocok di antara keduanya.Terakhir, perlu dicatat bahwa pencocokan impedansi hanya berlaku untuk rangkaian elektronik.Karena kekuatan sinyal yang ditransmisikan dalam rangkaian elektronik pada dasarnya lemah, diperlukan pencocokan untuk meningkatkan daya keluaran.Dalam rangkaian listrik, pencocokan umumnya tidak dipertimbangkan, karena dapat menyebabkan arus keluaran berlebihan dan kerusakan pada peralatan.
Penerapan Pencocokan Impedansi
Untuk sinyal frekuensi tinggi umum, seperti sinyal jam, sinyal bus, dan bahkan hingga beberapa ratus megabyte sinyal DDR, dll., impedansi induktif dan kapasitif transceiver perangkat umum relatif kecil, resistansi relatif (yaitu, bagian nyata dari impedansi) yang dapat diabaikan, dan pada titik ini, pencocokan impedansi hanya perlu memperhitungkan bagian sebenarnya dari kaleng tersebut.
Di bidang frekuensi radio, banyak perangkat seperti antena, amplifier, dll, impedansi masukan dan keluarannya tidak nyata (bukan resistansi murni), dan bagian imajinernya (kapasitif atau induktif) sangat besar sehingga tidak dapat diabaikan. , maka kita harus menggunakan metode pencocokan konjugasi.
Waktu posting: 17 Agustus-2023