Trở kháng đầu ra của pin là gì?

Khi một biểu dữ liệu đề cập đến trở kháng đầu ra của một pin và vì vậy ohms. Nó chính xác có ý nghĩa gì? Bất cứ ai có thể giải thích thông qua một sơ đồ như thế nào?

Một chân đầu ra trông giống như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Vout là nguồn điện áp lý tưởng, R là điện trở đầu ra của nguồn và C là điện dung đầu ra của chân.

Bây giờ chúng ta hãy bỏ qua nắp.
Một chân đầu ra lý tưởng sẽ chỉ bao gồm nguồn điện áp, nhưng thật không may, chúng tôi không thể xây dựng các nguồn điện áp có điện trở trong bằng 0, vì vậy khi bạn thực sự tạo ra một nguồn điện áp, nó sẽ có một điện trở nối tiếp có giá trị là "trở kháng bên trong" của nguồn. Nếu nguồn điện áp của bạn được sử dụng để lái một pin thì R đó cũng được gọi là "điện trở đầu ra của pin", tức là điện trở mà bạn đo được giữa ra và tham chiếu với tất cả các nguồn bị tắt. Điện trở đầu ra là một tham số quan trọng vì nó giới hạn khả năng chịu tải mà bạn có thể kết nối với pin: nếu bạn có điện trở đầu ra và bạn muốn lái$1k\Omega$$1\Omega$ tải bạn sẽ có một thời gian xấu, vì điện áp đầu ra sẽ gần như không thay đổi vì bộ chia điện áp bạn đang xây dựng trên thực tế.

Vậy C này là về cái gì? Đó là một thành phần ký sinh khác, nó đến từ dấu vết trên cái chết của Silicon, điện dung của bóng bán dẫn ký sinh và vân vân. Tụ điện rất quan trọng vì nó giới hạn tốc độ của pin của bạn, vì vậy nó là một tham số động , trong khi điện trở đầu ra là tĩnh . Như bạn có thể thấy các thành phần RC tạo thành bộ lọc thông thấp thứ tự đầu tiên: C càng cao, tần số góc càng thấp, tốc độ tối đa bạn có thể chuyển đổi pin càng thấp trong khi giữ một làn sóng sạch sẽ.$f_C=\dfrac{1}{2\pi R C}$

Tôi đã thêm phần C vì bạn nói về trở kháng đầu ra , bao gồm cả tụ điện. Những gì bạn tìm thấy trong datasheets thường là điện trở đầu ra ( ) và điện dung đầu ra (F) là các giá trị riêng biệt.$\Omega$

Đơn giản hóa, nó chỉ là điện trở nội của đầu ra. Một mạch tương đương sẽ chỉ là một điện trở nối tiếp với chân đầu ra của nguồn.

Bất kỳ nguồn không lý tưởng nào cũng có một số kháng nội bộ (ký sinh / không mong muốn) do cách bố trí vật lý của nguồn. Nói chung, nó cần phải thấp so với tải, bởi vì với dòng điện tăng, điện áp rơi trên điện trở trong tăng và do đó, điện áp đầu ra giảm.

Tôi tiếp tục nói về điện trở nhưng bạn hỏi về trở kháng đầu ra .

Trở kháng = kháng + phản kháng

Reactance là sự đối lập của một phần tử mạch với sự thay đổi của dòng điện hoặc điện áp, do độ tự cảm hoặc điện dung của nó. Vì hành vi đầu ra không hoàn toàn là điện trở, chúng ta nói về "trở kháng đầu ra".

Tôi sợ rằng câu trả lời không đơn giản như người ta có thể thích, nhưng đây là. Tôi sẽ đưa ra câu trả lời đúng về mặt kỹ thuật trước, sau đó đưa ra một xấp xỉ dễ hiểu hơn.

Trong thuật ngữ như bạn có thể biết, trở kháng đầu ra là một đại lượng, miền tần số phức tạp; trong khi đó điện trở đầu ra là một đại lượng thực, cho dù không đổi hoặc thay đổi theo thời gian. Mặc dù vậy, cả trở kháng và điện trở đều được đo bằng ohms và thông thường, hai từ thường được sử dụng làm từ đồng nghĩa. Quá nhiều cho thuật ngữ.

Nếu $V(t)$ và $I(t)$tương ứng là điện áp trên chân (thường như được xác định đối với mặt đất GND) và dòng điện chạy ra khỏi chân, khi đó điện trở đầu ra là

Điều đó có ý nghĩa? Không? Không, tôi đồng ý: nó không có ý nghĩa gì, trừ khi bạn có bộ não bị vênh bởi những người có bằng kỹ sư điện hoặc cơ khí. Vì vậy, đây là phiên bản dễ dàng (vẫn còn đủ cứng): Giả sử một pin có trở kháng đầu ra là 100 ohms. Giả sử cũng là pin này đang cung cấp 3 milliamp cho bất kỳ thiết bị nào bạn đã kết nối với pin. Bây giờ, giả sử rằng thiết bị của bạn bắt đầu yêu cầu 5 milliamp thông qua pin, tăng 2 milliamp. Trong trường hợp này, điện áp trên chân sẽ giảm (100 ohms) (2 milliamp) = 0,2 volt.

Nếu giảm quá nhiều, nếu bạn muốn điện áp của mình ổn định hơn mức đó, thì bạn cần một con chip có chân liên quan được đặc trưng bởi trở kháng đầu ra thấp hơn.

Điều đó có ý nghĩa? Vẫn không có? Sau đó, đây là: trở kháng đầu ra định lượng khả năng của một vi mạch hoặc một phần điện tử / điện khác để cung cấp dòng điện theo yêu cầu. Các ổ cắm điện trên tường của bạn là tốt để cung cấp hiện tại, và trở kháng đầu ra của nó là thấp. Một cái kẹp giấy trong tay tôi rất kém trong việc cung cấp dòng điện và trở kháng đầu ra của nó cao. Nếu bạn rút ra nhiều dòng điện từ một vi mạch, một phần của thiết bị điện tử hoặc ổ cắm điện hơn là nó được thiết kế để cung cấp, nếu bạn quá tải nó, thì điện áp của nó phải bắt đầu giảm, để phản đối; giống như khi bạn gánh nặng phần cuối của dầm đúc quá nặng, nếu bạn quá tải nó, nó phải uốn cong và phần cuối của nó phải bắt đầu rủ xuống, để phản đối như cũ. Theo nghĩa này, một pin có trở kháng đầu ra thấp giống như một chùm chắc chắn: nó giữ dưới tải.

Có nhiều thứ phải thừa nhận hơn thế này. Ví dụ, trong một vòng lặp hiện tại của thiết bị, việc nhận đầu ra thay vào đó đóng vai trò được mô tả, gây nhầm lẫn. Ngoài ra, cầu chì và cầu dao thường sẽ cắt hoàn toàn dòng điện khi có quá nhiều yêu cầu, có vẻ như nó sẽ có liên quan đến câu hỏi của bạn nhưng thực sự không phải vậy. Nhưng rất nhiều điều sẽ làm để tiếp tục, và sẽ cho bạn cảm nhận chung về vấn đề.

Hãy để tôi bắt đầu bằng cách nói rằng một pin đầu ra (hoặc pin đầu vào), tự nó , không có trở kháng. Nếu điều này đã rõ ràng với bạn, thì bạn biết rằng nó phải nằm giữa hai chân. Nó chỉ xảy ra rằng "pin" khác là mặt đất. Vì vậy, bất cứ khi nào trở kháng của pin được đề cập, người ta thường biết / hiểu rằng nó liên quan đến mặt đất.
"Thông số trở kháng" nghĩa là gì, chỉ đơn giản là, nếu bạn thực hiện phép đo trở kháng của pin xuống đất, bạn sẽ có được giá trị đã cho. Tuy nhiên, vì trở kháng phụ thuộc vào tần số được sử dụng để xác định giá trị của nó, nên tần số phảicũng được chỉ định. Nếu tần số không được chỉ định, thì chúng chỉ đề cập đến điện trở của nó và đây là giá trị bạn có được nếu bạn kết nối một ohmmeter giữa pin và mặt đất.
Sơ đồ được cung cấp bởi Vladimir là mô hình chính xác.