Tại sao nó được mong muốn trong một bộ khuếch đại có trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp?

Tôi đã học được rằng nó là mong muốn trong một bộ khuếch đại lý tưởng để có trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Tại sao chính xác? Các bộ khuếch đại có trở kháng đầu vào thấp và trở kháng đầu ra cao là gì.

Tôi không hiểu chính xác làm thế nào trở kháng đầu vào và đầu ra.

Trên thực tế, tiền đề của câu hỏi của bạn chỉ đúng nếu các tín hiệu bạn quan tâm là điện áp. Trong trường hợp đó, nếu bộ khuếch đại không có dòng điện qua đầu vào của nó (có vô hạn hoặc ít nhất là trở kháng đầu vào rất cao), thì việc kết nối nó với nguồn sẽ không ảnh hưởng đến điện áp tín hiệu, bất kể trở kháng nguồn là gì.

Tương tự, khi bạn kết nối tải với đầu ra của bộ khuếch đại, nếu bộ khuếch đại có trở kháng đầu ra bằng 0, điện áp tín hiệu sẽ không thay đổi, bất kể dòng điện được tải bởi tải.

Các tính chất này làm cho việc phân tích hành vi của hệ thống tổng thể dễ dàng hơn nhiều.

Tuy nhiên, nếu các tín hiệu bạn quan tâm là dòng điện chứ không phải điện áp, bạn muốn bộ khuếch đại của mình có trở kháng đầu vào bằng 0 và trở kháng đầu ra vô hạn vì những lý do tương tự.

Bộ khuếch đại lý tưởng không nên rút ra bất kỳ dòng điện nào từ đầu vào của nó. Giả sử bộ khuếch đại hai đầu vào dòng tín hiệu trong cả hai đầu dò đầu vào bằng không. Nói cách khác, trở kháng đầu vào phải là vô hạn!

Đầu ra, shoul hoạt động như một nguồn điện áp lý tưởng. Điều này có nghĩa là giá trị giữa sản lượng và mặt đất phải là , cho dù tải có được kết nối với đầu ra bao nhiêu đi chăng nữa. Nói cách khác, trở kháng đầu ra phải bằng không!$A(v_2-v_1)$

Đối với một bộ khuếch đại thực, trở kháng đầu vào phải càng lớn càng tốt trong khi trở kháng đầu ra phải càng thấp càng tốt!

Câu trả lời đơn giản liên quan chủ yếu đến các bộ khuếch đại âm thanh: -

Bộ khuếch đại âm thanh có trở kháng đầu ra thấp có thể cung cấp công suất lớn hơn cho loa hiệu quả hơn so với bộ khuếch đại có trở kháng đầu ra cao hơn. Do đó, bạn sẽ thấy rằng các ampe âm thanh có trở kháng đầu ra được đo dưới 1 ohm và trong rất nhiều trường hợp tính bằng milli-ohms.

Mặt khác, tín hiệu yếu và yếu từ (giả sử) một micrô không muốn đấu tranh với việc đưa tín hiệu của nó vào bộ khuếch đại có trở kháng đầu vào quá thấp - điều này có thể có khả năng (và đáng kể) làm giảm tín hiệu và yêu cầu cao hơn mức độ khuếch đại để bù do đó làm tăng tiếng ồn, v.v.

Nếu, trở kháng của bộ khuếch đại công suất âm thanh bị đảo ngược, như bạn đề xuất, nó có khả năng tạo ra tín hiệu nhiễu trên loa và, không hiệu quả đến mức nó sẽ ấm hơn đáng kể khi tạo ra mức âm thanh tương đương từ loa.

Có một số vấn đề khác với trở kháng đầu vào thấp trong việc định hình lại đáp ứng tần số của một số micrô có thể xảy ra. Điều này cũng đúng với trở kháng đầu ra cao - các sắc thái cơ điện của loa có thể khiến một số tín hiệu xuất hiện to hơn mức cần thiết.

Là một sang một bên, có rất nhiều bộ khuếch đại mà làm có một trở kháng đầu vào khá thấp và đây là những điển hình trong lĩnh vực RF, nơi bạn cần phải phù hợp trở kháng để ngăn chặn phản xạ tín hiệu.

Không còn nghi ngờ gì nữa, có những ví dụ khác mà tôi đã bỏ lỡ.

Phản hồi tiêu cực được sử dụng để 'tuyến tính hóa' đầu ra của Bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại là tuyến tính nếu đầu ra của nó là một bản sao được khuếch đại chính xác của đầu vào. Nếu một bộ khuếch đại không tuyến tính , đầu ra bị biến dạng. Biến dạng tuyến tính là một trong những thông số kỹ thuật được đưa ra cho bất kỳ bộ khuếch đại âm thanh tốt nào.

Một tác dụng phụ của Phản hồi tiêu cực là, trong các cấu hình phổ biến, nó tạo ra đầu ra có trở kháng thấp. Bất kể tải nào bạn đặt trên bộ khuếch đại, Điện áp đầu ra đều giống nhau: điện áp đầu ra được đưa trở lại đầu vào để tuyến tính hóa bộ khuếch đại và điều đó làm cho điện áp đầu ra không nhạy với điều kiện tải.

Vì vậy: Bộ khuếch đại tốt sử dụng phản hồi tiêu cực: thông tin phản hồi điện áp là phổ biến: bộ khuếch đại tốt thường có trở kháng đầu ra thấp.

Đáp ứng điện áp của một số tải (đặc biệt là loa) khá phi tuyến tính và khá nhạy tần số. Vì lý do này, các bộ khuếch đại đầu ra có trở kháng cao, nghĩa là các bộ khuếch đại ổ đĩa hiện tại, được một số kỹ sư âm thanh đánh giá là vượt trội so với các bộ khuếch đại âm thanh đầu ra có trở kháng thấp.

Bộ khuếch đại trở kháng đầu ra cao không nhất thiết phải kém hiệu quả hơn trong việc truyền năng lượng vào loa (loa lớn vốn có âm thanh tốt hơn loa mềm) và vốn không kém hiệu quả trong việc truyền năng lượng từ nguồn điện vào loa (năng lượng điện trong đó số lượng dù sao cũng rẻ), nhưng các mạch cảm giác hiện tại luôn khó khăn hơn một chút, đắt hơn một chút và ít tuyến tính hơn các mạch cảm giác điện áp.

Nên giảm thiểu hiệu ứng tải khi bộ khuếch đại (điện áp) được sử dụng để điều khiển mạch hoặc khi nó được điều khiển bởi một số mạch khác.