עקרונות התאמת עכבה

העיקרון הבסיסי של התאמת עכבה

1. מעגל התנגדות טהור

בפיזיקה של בית ספר תיכון, החשמל סיפר על בעיה כזו: התנגדות של מכשירי חשמל R, המחוברים לפוטנציאל חשמלי של E, התנגדות פנימית של ערכת סוללות r, באילו תנאים תפוקת הכוח של ספק הכוח היא הגדולה ביותר?כאשר ההתנגדות החיצונית שווה להתנגדות הפנימית, תפוקת הכוח של ספק הכוח למעגל החיצוני היא הגדולה ביותר, שהיא התאמת הספק של מעגל התנגדות בלבד.אם הוחלף במעגל AC, אותו חייב לעמוד גם בתנאים של מעגל R = r כדי להתאים.

2. מעגל תגובתיות

מעגל עכבה מורכב יותר ממעגל ההתנגדות הטהור, בנוסף להתנגדות במעגל ישנם קבלים ומשרנים.רכיבים, ועבודה במעגלי AC בתדר נמוך או בתדר גבוה.במעגלי AC, ההתנגדות, הקיבול וההשראות של חסימת זרם חילופין נקראת עכבה, המצוינת באות Z. מבין אלה, ההשפעה המעכבת של הקיבול וההשראות על זרם החילופין נקראת תגובת קיבול ותגובה אינדוקטיבית ובהתאמה.הערך של תגובת קיבול ותגובת אינדוקטיבית קשור לתדירות זרם החילופין המופעל בנוסף לגודל הקיבול וההשראות עצמו.ראוי לציין שבמעגל תגובתיות, לא ניתן להוסיף את הערך של התנגדות R, תגובת אינדוקטיבית ותגובה קיבולית כפולה באמצעות אריתמטיקה פשוטה, אלא שיטת משולש עכבה נפוצה לחישוב.לפיכך, מעגל העכבה כדי להשיג התאמה ממעגלים התנגדות גרידא יהיה מורכב יותר, בנוסף למעגלי הקלט והיציאה בדרישות הרכיב ההתנגדות שווים, אך גם דורש רכיב התגובה שווה בגודל ובסימן ההפך (התאמה מצומדת );או רכיבי רכיב התנגדות ורכיבי תגובה שווים (התאמה לא רפלקטיבית).כאן הכוונה לתגובת X, כלומר, הפרש XL אינדוקטיבי וריאקטנס קיבולי XC (רק עבור מעגלים סדרתיים, אם המעגל המקביל מסובך יותר לחישוב).כדי לעמוד בתנאים לעיל נקרא התאמת עכבה, העומס שיכול לקבל את ההספק המרבי.

המפתח להתאמת עכבות הוא שעכבת המוצא של השלב הקדמי שווה לעכבת הכניסה של השלב האחורי.עכבת הכניסה ועכבת המוצא נמצאים בשימוש נרחב במעגלים אלקטרוניים בכל הרמות, כל מיני מכשירי מדידה וכל מיני רכיבים אלקטרוניים.אז מה הם עכבת קלט ועכבת מוצא?עכבת הכניסה היא עכבת המעגל למקור האות.כפי שמוצג באיור 3 במגבר, עכבת הכניסה שלו היא להסיר את מקור האות E ואת ההתנגדות הפנימית r, מקצוות AB לתוך העכבה המקבילה.הערך שלו הוא Z = UI / I1, כלומר, היחס בין מתח הכניסה וזרם הכניסה.עבור מקור האות, המגבר הופך לעומס שלו.מבחינה מספרית, ערך העומס המקביל של המגבר הוא הערך של עכבת הכניסה.גודל עכבת הכניסה אינו זהה עבור מעגלים שונים.

לדוגמה, ככל שעכבת הכניסה (הנקראת רגישות מתח) גבוהה יותר של בלוק המתח של מולטימטר, כך השאנט במעגל הנבדק קטן יותר ושגיאת המדידה קטנה יותר.ככל שעכבת הכניסה של בלוק הזרם נמוכה יותר, כך חלוקת המתח למעגל הנבדק קטנה יותר, ולכן שגיאת המדידה קטנה יותר.עבור מגברי הספק, כאשר עכבת המוצא של מקור האות שווה לעכבת הכניסה של מעגל המגבר, זה נקרא התאמת עכבה, ואז מעגל המגבר יכול להשיג את ההספק המרבי במוצא.עכבת מוצא היא עכבת המעגל נגד העומס.כמו באיור 4, אספקת החשמל של צד הקלט של המעגל מקוצרת, צד המוצא של העומס מוסר, העכבה המקבילה מצד המוצא של התקליטור נקראת עכבת המוצא.אם עכבת העומס אינה שווה לעכבת המוצא, הנקראת אי-התאמה של עכבה, העומס לא יכול לקבל את תפוקת ההספק המקסימלית.היחס בין מתח המוצא U2 וזרם המוצא I2 נקרא עכבת מוצא.גודל עכבת המוצא תלוי במעגלים שונים בעלי דרישות שונות.

לדוגמה, מקור מתח דורש עכבת מוצא נמוכה, בעוד שמקור זרם דורש עכבת מוצא גבוהה.עבור מעגל מגבר, הערך של עכבת המוצא מעיד על יכולתו לשאת עומס.בדרך כלל, עכבת פלט קטנה גורמת ליכולת נשיאת עומס גבוהה.אם לא ניתן להתאים את עכבת המוצא לעומס, ניתן להוסיף שנאי או מעגל רשת כדי להשיג את ההתאמה.לדוגמה, מגבר טרנזיסטור מחובר לרוב לשנאי מוצא בין המגבר לרמקול, ועכבת המוצא של המגבר מותאמת לעכבה הראשונית של השנאי, והעכבה המשנית של השנאי מותאמת לעכבה של הדובר.העכבה המשנית של השנאי מותאמת לעכבה של הרמקול.השנאי הופך את יחס העכבה דרך יחס הסיבובים של הפיתולים הראשוניים והמשניים.במעגלים אלקטרוניים בפועל, נתקלים לעתים קרובות עם מקור האות ומעגל המגבר או מעגל המגבר ועכבת העומס אינה שווה למצב, כך שלא ניתן לחבר אותם ישירות.הפתרון הוא הוספת מעגל תואם או רשת ביניהם.לבסוף, יש לציין שהתאמת עכבה חלה רק על מעגלים אלקטרוניים.מכיוון שעוצמת האותות המועברים במעגלים אלקטרוניים חלשה מטבעה, יש צורך בהתאמה כדי להגדיל את הספק המוצא.במעגלים חשמליים, התאמה בדרך כלל אינה נחשבת, מכיוון שהיא עלולה להוביל לזרם פלט מוגזם ולנזק למכשיר.

יישום של התאמת עכבה

עבור אותות כלליים בתדר גבוה, כגון אותות שעון, אותות אפיק, ואפילו עד כמה מאות מגה-בייט של אותות DDR וכו', עכבה אינדוקטיבית וקיבולית של מקלט-משדר ההתקן היא קטנה יחסית, התנגדות יחסית (כלומר, החלק האמיתי של העכבה) שניתן להתעלם ממנה, ובשלב זה, התאמת עכבה צריכה רק לקחת בחשבון את החלק האמיתי של ה-can be.

בתחום תדרי הרדיו, מכשירים רבים כמו אנטנות, מגברים וכו', עכבת הכניסה והיציאה שלו אינה אמיתית (לא התנגדות טהורה), והחלק הדמיוני שלו (קיבולי או אינדוקטיבי) כל כך גדול שאי אפשר להתעלם ממנו. , אז עלינו להשתמש בשיטת ההתאמה המצומדת.