Tại sao trở kháng đầu vào cao là tốt?

Ngây thơ có lẽ, nhưng

• Tại sao trở kháng đầu vào cao là một điều tốt?
• Là trở kháng đầu vào cao luôn luôn là một điều tốt?

Đó là một điều tốt cho đầu vào điện áp , vì nếu trở kháng đầu vào cao so với trở kháng nguồn thì mức điện áp sẽ không giảm quá nhiều do hiệu ứng chia.

Ví dụ, chúng ta có một tín hiệu với 1 k Ω trở kháng. $10V$$1k\Omega$

Chúng tôi kết nối này cho một người đầu vào, điện áp đầu vào sẽ là 10 V ⋅ 1 M $1M\Omega$. $10V\cdot\frac{1M\Omega}{1M\Omega+1k\Omega} = 9.99V$

Nếu chúng tôi sẽ giảm trở kháng đầu vào , chúng tôi nhận 10 V ⋅ 10 k $10k\Omega$$10V \cdot \frac{10k\Omega}{10k\Omega + 1k\Omega} = 9.09V$

Giảm nó để 1k và chúng tôi nhận $10V \cdot \frac{1k\Omega}{1k\Omega + 1k\Omega} = 5V$

Hy vọng rằng bạn có được hình ảnh - nói chung là trở kháng đầu vào ít nhất 10 lần trở kháng nguồn là một ý tưởng tốt để ngăn chặn tải đáng kể.

Trở kháng đầu vào cao không phải lúc nào cũng là một điều tốt, ví dụ, nếu bạn muốn truyền càng nhiều năng lượng càng tốt thì trở kháng nguồn và tải phải bằng nhau. Vì vậy, trong ví dụ trên, trở kháng đầu vào 1k sẽ là lựa chọn tốt nhất.
Đối với đầu vào hiện tại, cần có trở kháng đầu vào thấp (lý tưởng là 0), ví dụ như trong bộ khuếch đại transimpedance (dòng điện sang điện áp).

Giá trị "tốt nhất" của Trở kháng phụ thuộc vào tình huống và ứng dụng.

Khi nó thích hợp để có hoặc cần một trở kháng cao thì đó là vì nó gần đúng với trở kháng vô hạn.

Một đầu vào được áp dụng cho một nguồn tín hiệu hoạt động như một bộ chia điện áp.
Vout = Vsignal x Zinput / (Zsource + Zinput)
Để không tải Zsiganl bằng 0 (thấp hoặc không có đầu ra không ổn định) và / hoặc Zinput = vô hạn.
"Phù hợp cao" là phiên bản thực tế của vô hạn sẽ tốt đẹp. "

Làm thế nào lớn "phù hợp" là tùy thuộc vào ứng dụng.

Nguồn điện xoay chiều có trở kháng tốt dưới 1 ohm (thường). Một máy đo kiểm tra với 1000 ohms woul cản trở rút ra khoảng 100 mA !!!! từ nguồn điện 110 VAC nhưng sẽ chỉ tải nó xuống dưới 0,1 Volt trong quá trình. Một máy đo kiểm tra trở kháng đầu vào 1 megohm sẽ thu được khoảng 100 uAmp, điều này sẽ dễ chấp nhận hơn nhiều.

Đối với các nguồn trở kháng cao "phù hợp) cần phải khá lớn.
Đầu vào trở kháng cao đặt rất ít tải vào tín hiệu được áp dụng cho nó.
Do đó, nó không làm giảm mức (hoặc không nhiều). Trở kháng rất cao và thường được sử dụng làm giai đoạn đầu vào chuỗi khuếch đại. Đầu dò pH, được sử dụng để đo độ axit và độ kiềm của dung dịch, mat có trở kháng đầu ra từ 10 đến 100 megohms. Mức điện áp là thước đo trực tiếp pH. Vì vậy, bất cứ điều gì tìm cách đo điện áp đều phải cố gắng không làm thay đổi nó trong quá trình. Đầu dò đo điện áp sẽ hoạt động hiệu quả như một bộ chia điện áp. Trở kháng đầu dò cần phải là >> trở kháng đo được nếu không xảy ra tải.

Đầu dò gấp 256 lần trở kháng của mạch được đo sẽ gây ra lỗi 1 bit trong hệ thống 8 bit.
Đầu dò gấp 4096 lần trở kháng của mạch được đo sẽ gây ra lỗi 1 bit trong hệ thống 12 bit.

Vì vậy, để đo với 1 bit trong 256 = 1 bit trong hệ thống 8 bit có trở kháng nguồn 1 megohm, bạn cần có trở kháng đầu vào 256 Megohm. Đối với nguồn 10 Megohm, bạn cần trở kháng đầu vào 2.6 Gigohn. Và với 100 Megohm, chúng tôi cần ... !!!

Theo công thức trên, đối với đầu ra, trở kháng THẤP là tốt, với lý tưởng là trở kháng bằng không (một nguồn điện áp hoàn hảo).

Sau đó, có trường hợp đặc biệt của trở kháng phù hợp trong đó nguồn và đầu vào là như nhau. Một nửa tín hiệu bị tiêu tán trong INPUT và một nửa ở đầu ra (giả sử kết nối không mất dữ liệu) NHƯNG không có phản xạ do không khớp trở kháng. Một chủ đề hoàn toàn mới cho một thời điểm khác.

Trở kháng đầu vào vô hạn sẽ cho phép một người cung cấp bất kỳ lượng điện áp nào vào một tải mà không hấp thụ bất kỳ công suất nào. Trở kháng đầu vào bằng không sẽ cho phép một người cung cấp bất kỳ lượng dòng điện nào vào một tải mà không hấp thụ bất kỳ công suất nào. Trong trường hợp người ta muốn cảm nhận điện áp mà không hấp thụ năng lượng, trở kháng vô hạn là lý tưởng; ngược lại, nếu người ta muốn cảm nhận hiện tại, trở kháng bằng không là lý tưởng.

Mặc dù đôi khi người ta muốn một tải không hấp thụ bất kỳ năng lượng nào, có những lúc người ta muốn cung cấp năng lượng cho tải. Lượng điện năng cung cấp cho một tải sẽ được tối đa hóa khi trở kháng đầu vào của tải phù hợp với trở kháng đầu ra của bất cứ thứ gì đang lái nó. Tuy nhiên, tình huống này không ngụ ý hiệu quả năng lượng tối đa. Tùy thuộc vào những gì điều khiển tải, trở kháng đầu vào cao hơn hoặc thấp hơn có thể khiến thiết bị lái xe lãng phí nhiều hay ít năng lượng bên trong.

Từ "trở kháng đầu vào cao" luôn liên quan đến bộ khuếch đại (bộ khuếch đại công suất tần số trung gian âm thanh ... vv)

Vì vậy, hãy xem xét các mạch sau:

$V_{in}$$Z_{in}$$Z_{in}$$v$

$V_{in}=5V$$Z.V_{in}=2,000Ω$$Z_{in}=10Ω$

Đó là một điện áp rất thấp so với điện áp đầu vào.

Nếu chúng ta lấy , , chúng ta sẽ nhận được:$V_{in}=5V$$Z.V_{in}=2000Ω$$Z_{in}=1,000,000Ω=1MΩ$

Đó là một điện áp tốt so với điện áp đầu vào.

Chúng ta hãy xem một số giá trị của trở kháng đầu vào trong bảng dưới đây.

Câu trả lời là trở kháng đầu vào cao rất tốt cho mạch khuếch đại để có sự khuếch đại tốt tín hiệu đầu vào khác, chúng ta có điện áp thấp, do đó khuếch đại thấp.

Tôi hy vọng điều này có thể giúp đỡ, cảm ơn bạn.

Để có được tất cả các điện áp từ một nguồn đến một mục tiêu mà không mất.
bạn cần trở kháng đầu vào cao. Nguyên tắc này được gọi là "bắc cầu điện áp" hoặc "Cầu nối trở kháng".

Đó là trở kháng đầu ra tương đối thấp với trở kháng đầu vào cao hơn.
Thông thường trở kháng đầu vào cao hơn ít nhất mười lần so với trở kháng đầu ra.

Cầu nối điện áp
tối đa hóa việc truyền tín hiệu điện áp đến tải.
Cấu hình tiêu biểu khác là "Kết nối khớp trở kháng",
giúp tối đa hóa năng lượng được cung cấp cho tải.

Trở kháng cao không phải lúc nào cũng tốt nhưng nó thay đổi từ ứng dụng này sang ứng dụng khác. Để cho phù hợp trở kháng với các mạch khác nhà thiết kế sẽ lựa chọn trở kháng đầu vào cao bằng cách sử dụng định lý "chuyển tối đa điện Thoerem"
liên kết

Một tín hiệu điện có hai thành phần: (a) thành phần điện áp (b) thành phần hiện tại.

Để xây dựng bộ khuếch đại POWER cần có sự khuếch đại bằng nhau của cả hai thành phần và "Định lý truyền công suất tối đa được áp dụng: tức là trở kháng tải phải bằng (trở kháng thuần lý thuyết).

Tuy nhiên, trở kháng soure không phải là trở kháng thực sự - nó không thể được đo mà chỉ được tính toán.

Để điều khiển một bộ phận hoạt động (van hoặc FET có trở kháng đầu vào cao - V / nhỏ I), bộ khuếch đại điện áp phải được điều khiển từ trở kháng Nguồn thấp nhưng cung cấp từ trở kháng tương đối thấp. (Định lý của Thevenin.)

Để điều khiển một thành phần hoạt động (tansistor lưỡng cực) có trở kháng đầu vào thấp - V / lớn I), "bộ khuếch đại hiện tại" phải được điều khiển từ trở kháng Nguồn cao nhưng cung cấp từ trở kháng tương đối cao. (Định lý Norton.)

Đầu vào cao có nghĩa là bạn chỉ cần TÍN HIỆU. Hoặc hãy gọi nó là thông điệp của điện áp. Trong trường hợp này hiện tại thấp là tốt để lái các công cụ.

Đầu vào cao KHÔNG phải lúc nào cũng là một điều tốt. Trong trường hợp không sử dụng tín hiệu mà lái một bộ phận điện tử (ví dụ cho đèn LED), bạn cần tính toán dòng điện và bạn cần giảm điện trở đầu ra.

Nếu bạn đang sử dụng điện trở quá cao trong khi làm việc với thông điệp tín hiệu, quan điểm duy nhất là dung lượng cho các bộ phận khác.

Nếu bạn đang làm việc trong phạm vi điều chế tần số HF, điều đó trở nên khó khăn hơn. Trong mọi trường hợp khác, có, đầu vào cao là một điều tốt để sử dụng để có mức tiêu thụ điện năng ít hơn.

Trân trọng

Trở kháng cao không phải lúc nào cũng tốt khi một dòng điện phải chảy để đạt được kết quả mong muốn. Ví dụ, điện cực diện tích lớn và thạch dẫn được sử dụng để giảm trở kháng trong phát minh vĩ đại của Edison, ghế điện.