Vstupný a výstupný odpor je v elektronike veľmi dôležitý.
Dobre, začnime z diaľky... Ako viete, všetky elektronické zariadenia sa skladajú z blokov. Často sa nazývajú aj kaskády, moduly, uzly atď. V našom článku budeme používať pojem „blok“. Napríklad napájací zdroj zostavený podľa tejto schémy:
pozostáva z dvoch blokov. Označil som ich červenými a zelenými obdĺžnikmi.
V červenom bloku dostaneme konštantné napätie a v zelenom bloku ho stabilizujeme. To znamená, že bloková schéma bude vyzerať takto:
Bloková schéma je podmienené rozdelenie. V tomto príklade by sme dokonca mohli vziať transformátor ako samostatnú jednotku, ktorá znižuje striedavé napätie jedného menovitého výkonu na druhé. Keďže je to pre nás pohodlnejšie, rozdeľujeme našu elektronickú drobnosť do blokov. Metóda „od jednoduchého k zložitému“ v našom svete plne funguje. Na najnižšej úrovni sú rádiové prvky, na najvyššej úrovni je hotové zariadenie, napríklad televízor.
Dobre, niečo sa rozptýlilo. Ako viete, každé zariadenie pozostáva z blokov, ktoré vykonávajú špecifickú funkciu.
– Aha! Tak čo sa stane? Môžem len hlúpo zobrať hotové bloky a vymyslieť akékoľvek elektronické zariadenie, ktoré ma napadne?
Áno! To je presne to, na čo teraz mieri moderná elektronika ;-) Mikrokontroléry a dizajnéri, ako napríklad Arduino, dodávajú kreatívnemu úsiliu mladých vynálezcov ešte väčšiu flexibilitu.
Slovom, všetko je skvelé, ale vždy existujú úskalia, ktoré by ste mali preskúmať, aby ste mohli začať navrhovať elektronické zariadenia. Niektoré z týchto kameňov sú tzv vstupná a výstupná impedancia .
Myslím, že každý si pamätá, čo je odpor a čo to je. Rezistor, aj keď má odpor, je aktívny odpor. Tlmivka a kondenzátor už budú mať tzv reaktancia. Ale čo je ? Toto je už niečo nové. Ak počúvate tieto frázy, potom vstupný odpor je odpor nejakého vstupu a výstupný odpor je odpor nejakého výstupu. No áno, takmer všetko. A kde ich nájdeme vstupné a výstupné odpory ? Ale „skrývajú“ sa v blokoch samotných elektronických zariadení.
Vstupná impedancia
Takže máme nejaký blok. Ako je vo svete zvykom, vľavo je vstup bloku, vpravo výstup.
Ako sa očakávalo, tento blok sa používa v nejakom elektronickom zariadení a vykonáva určitú funkciu. To znamená, že na jeho vstup bude privedené určité vstupné napätie. U v z inej jednotky alebo zo zdroja energie a na jej výstupe sa objaví napätie U von(alebo sa nezobrazí, ak je blok konečný).
Ale keďže na vstup privádzame napätie (vstupné napätie U v), preto u nás tento blok požerie nejaký prúd som v.
Teraz to najzaujímavejšie ... Od čoho závisí som v? Čo vo všeobecnosti určuje silu prúdu v obvode? Pripomíname si Ohmov zákon pre reťazovú časť:
Takže sila prúdu, ktorú máme, závisí od napätia a odporu. Predpokladajme, že napätie sa nemení, preto bude sila prúdu v obvode závisieť od ... ODPORU. Ale kde ho nájdeme? A skrýva sa v samotnej kaskáde a volá sa vstupná impedancia .
To znamená, že po rozobratí takéhoto bloku môžeme v ňom nájsť tento odpor? Samozrejme, že nie). Ide o druh odporu rádiových prvkov zapojených podľa schémy tohto bloku. Povedzme totálny odpor.
Ako merať vstupnú impedanciu
Ako vieme, každý blok prijíma nejaký signál z predchádzajúceho bloku, alebo môže byť dokonca napájaný zo siete alebo z batérie. Čo nám ostáva robiť?
1) Zmerajte napätie U dodávané do tejto jednotky
2) Zmerajte prúd I in, ktorý naša jednotka spotrebuje
3) Podľa Ohmovho zákona nájdite vstupný odpor R v.
Ak je vaša vstupná impedancia veľmi veľká, použite túto schému, aby ste ju zmerali čo najpresnejšie.
Vy a ja vieme, že ak máme veľký vstupný odpor, tak vstupný prúd v obvode bude veľmi malý (z Ohmovho zákona).
Pokles napätia na rezistore R označme to ako U R
Z toho všetkého dostávame…
Keď robíme tieto merania, majte na pamäti, že výstupné napätie generátora sa nesmie meniť!
Poďme si teda spočítať, aký odpor musíme zvoliť, aby sme tento vstupný odpor zmerali čo najpresnejšie. Povedzme, že máme vstupnú impedanciu R v = 1 Megaohm a rezistor bol odobratý R = 1 kiloohm. Nechajte generátor vytvárať konštantné napätie U = 10 voltov. V dôsledku toho dostaneme obvod s dvoma odpormi. Pravidlo deliča napätia uvádza, že súčet poklesov napätia naprieč všetkými odpormi v obvode sa rovná emf generátora.
Výsledkom je reťazec:
Vypočítajte prúd v obvode v ampéroch
Ukazuje sa, že pokles napätia cez odpor R vo voltoch bude:
Zhruba povedané 0,01 voltu. Je nepravdepodobné, že by ste mohli presne zmerať také malé napätie na vašej čínštine.
Aký je z toho záver? Pre presnejšie meranie vysokého vstupného odporu je potrebné odobrať aj dodatočný odpor veľmi veľkej nominálnej hodnoty. V tomto prípade funguje pravidlo skratu: väčšie napätie klesá pri vyššom odpore a naopak, nižšie napätie klesá pri nižšom odpore.
Meranie vstupného odporu v praxi
No, všetko, park prešiel ;-). Skúsme teraz zmerať vstupnú impedanciu zariadenia v praxi. Oči mi okamžite padli na tranzistorový merač. Takže na napájacom zdroji nastavíme prevádzkové napätie tohto tranzistorového merača, to znamená 9 voltov, a keď je zapnuté, meriame spotrebovaný prúd. Ako merať prúdovú silu v obvode, čítame v tomto článku. Podľa schémy to všetko bude vyzerať takto:
A vlastne takto:
Takže máme 22,5 miliampérov.
Teraz, keď poznáte hodnotu spotrebovaného prúdu, môžete nájsť vstupný odpor pomocou tohto vzorca:
Dostaneme:
výstupná impedancia
Pozoruhodným príkladom výstupného odporu je Ohmov zákon pre úplný obvod, v ktorom existuje takzvaný "vnútorný odpor". Kto je lenivý čítať o tomto zákone, stručne ho pouvažujte tu.
čo sme mali? Mali sme autobatériu, ktorou sme podpálili halogénovú žiarovku. Predtým, ako sa prilepíme k žiarovke, zmerali sme napätie na svorkách batérie:
A hneď ako bola pripojená žiarovka, napätie našej batérie sa znížilo.
Rozdiel napätia, teda 0,3 V (12,09-11,79), sme padli na vnútorný odpor tzv. r;-) To je VÝSTUPNÝ ODPOR. Nazýva sa tiež odpor zdroja alebo ekvivalentný odpor .
Všetky batérie majú tento vnútorný odpor. r a „priľne“ v sérii so zdrojom EMF ( E).
Sú však batérie a rôzne batérie jediné, ktoré majú výstupnú impedanciu? Nie len. Všetky napájacie zdroje majú výstupnú impedanciu. Môže to byť napájací zdroj, frekvenčný generátor alebo dokonca nejaký zosilňovač.
Theveninova teoréma (skrátka, bol tam taký múdry muž) hovorila, že každý obvod, ktorý má dve svorky a obsahuje veľa rôznych zdrojov EMF a rezistorov rôznych hodnôt, možno hlúpo priviesť k zdroju EMF s nejakou hodnotou napätia ( E ekvivalent) as určitým vnútorným odporom ( R ekvivalent).
E ekv– ekvivalentný zdroj EMF
R ekv- ekvivalentný odpor
To znamená, že sa ukazuje, že ak akýkoľvek zdroj napätia napája záťaž, potom zdroj napätia má EMF a ekvivalentný odpor, tiež je.
V režime nečinnosti (to znamená, keď na výstupné svorky nie je pripojená žiadna záťaž) pomocou multimetra môžeme merať EMF ( E ). S meraním EMF sa to zdá byť jasné, ale tu je návod, ako merať R von?
V zásade môžete zariadiť skrat. To znamená, že uzavrieme výstupné svorky hrubým medeným drôtom, cez ktorý budeme mať skratový prúd ja kz.
V dôsledku toho dostaneme uzavretý obvod s jedným odporom. Vychádzame z Ohmovho zákona
Je tu však malý háčik. Teoreticky je vzorec správny. Ale v praxi by som neodporúčal používať túto metódu. V tomto prípade dosahuje sila prúdu šialenú hodnotu a celkovo sa celý obvod správa neadekvátne.
Meranie výstupnej impedancie v praxi
Existuje iný, bezpečnejší spôsob. Nebudem sa opakovať, jednoducho skopírujem Ohmov zákon pre kompletný obvod z článku, kde sme zistili vnútorný odpor batérie. V tom článku sme na Akum pripojili halogénovú žiarovku, čo bola záťaž R. V dôsledku toho obvodom tiekol elektrický prúd. Na žiarovke a na vnútornom odpore sme mali úbytok napätia, ktorého súčet sa rovnal EMF.
Pre začiatok teda meriame napätie na batérii bez žiarovky.
Keďže v tomto prípade máme otvorený obvod (nedochádza k žiadnej vonkajšej záťaži), teda prúd v obvode ja rovná sa nule. To znamená, že pokles napätia na vnútornom rezistore U r bude tiež nula. V dôsledku toho nám zostane iba zdroj EMF, z ktorého meriame napätie. V našom prípade E = 12,09 voltov.
Hneď ako sme pripojili záťaž, okamžite sme znížili napätie na vnútornom rezistore a na záťaži, v tomto prípade na žiarovke:
Teraz na záťaži (na halogéne) máme pokles napätia UR = 11,79 Voltov, teda pokles napätia na vnútornom rezistore bol U r \u003d E-U R \u003d 12,09-11,79 \u003d 0,3 Volta. Prúd v obvode je I = 4,35 Ampere. Ako som povedal, EMF sa rovná E = 12,09 Volt. Preto z Ohmovho zákona pre úplný obvod vypočítame, čomu sa bude rovnať náš vnútorný odpor r:
Záver
Vstupná a výstupná impedancia kaskád (blokov) v elektronike zohráva veľmi dôležitú úlohu. Uvidíme to, keď začneme uvažovať o elektronických obvodoch. Všetky voltmetre a osciloskopy sa snažia robiť aj s veľmi vysokou vstupnou impedanciou, aby to malo menší vplyv na meraný signál a netlmilo jeho amplitúdu.
S výstupnou impedanciou je všetko oveľa zaujímavejšie. Keď pripojíme nízkoodporovú záťaž, čím väčší vnútorný odpor, tým väčší pokles napätia na vnútornom odpore. To znamená, že na záťaž bude privedené menšie napätie, pretože rozdiel sa usadí na vnútornom odpore. Preto sa kvalitné zdroje, ako je napájací zdroj alebo frekvenčný generátor, snažia robiť s čo najmenšou výstupnou impedanciou, aby výstupné napätie „neklesalo“ pri pripojení nízkoodporovej záťaže. Aj keď veľmi klesá, môžeme to manuálne opraviť úpravou výstupného napätia, ktoré je v každom bežnom zdroji energie. Niektoré zdroje to robia automaticky.
Najdôležitejšie technické ukazovatele zosilňovača sú:
faktory zosilnenia (v zmysle napätia, prúdu a výkonu), vstupná a výstupná impedancia, výstupný výkon, účinnosť, menovité vstupné napätie (citlivosť), zosilnený frekvenčný rozsah, dynamický rozsah amplitúdy a úroveň vlastného rušenia, ako aj indikátory charakterizujúce nelineárne, frekvenčné a fázové skreslenia zosilneného signálu.
Faktory zisku. Zvýšenie napätia alebo jednoducho zisk TO , sa nazýva hodnota, ktorá ukazuje, koľkokrát je napätie signálu na výstupe zosilňovača väčšie ako na jeho vstupe:
TO = .
Získať hodnotu TO pre rôzne napäťové zosilňovače môže mať hodnotu rádovo v desiatkach a stovkách. Ale ani to v niektorých prípadoch nestačí na získanie signálu požadovanej amplitúdy na výstupe zosilňovača. Potom sa uchýlia k postupnému zahrnutiu niekoľkých stupňov zosilnenia:
K = K 1∙ TO 2 ∙ K n.
Zisk je bezrozmerná veličina. Vzhľadom na to, že v moderných zosilňovacích obvodoch sa koeficient vyjadrený v bezrozmerných jednotkách ukazuje ako dosť ťažkopádne číslo, v elektronike sa rozšíril spôsob vyjadrenia zosilňovacích vlastností v logaritmických jednotkách - decibelov (dB). Zisk vyjadrený v decibeloch je
TO 
=
20lg 
=
20lgTO
Spätný prechod z decibelu na bezrozmernú veličinu sa robí pomocou výrazu
K =
.
Ak prijmete TO 
=
1, potom
K =
=
10
=
1,12.
Preto je zisk jeden decibel, ak je napätie na výstupe zosilňovača 1,12-krát (12%) väčšie ako napätie na vstupe. Zosilnenie viacstupňového zosilňovača, vyjadrené v decibeloch, je súčtom zosilnení jednotlivých stupňov zosilnenia, vyjadrené v rovnakých jednotkách:
20lgTO = 20lgTO 1 + 20lgTO 2 + …+20lgTO n
Okrem napäťového zosilnenia sa využívajú aj prúdové a výkonové zosilnenia, ktoré môžu byť vyjadrené aj v decibeloch. Ak by napríklad výkon signálu na vstupe zosilňovača mal hodnotu R a potom sa zvýšil na R von, potom možno zisk výkonu v decibeloch nájsť podľa vzorca
.
Malo by sa pamätať na to, že ak chcete prejsť na decibely, logaritmus pomeru výkonu sa vynásobí 10 a logaritmus pomeru napätí alebo prúdov sa vynásobí 20. Dôvodom je, že výkon je úmerný druhej mocnine napätia alebo štvorec prúdu
.
Vstupný a výstupný odpor
Zosilňovač možno považovať za aktívnu štvorsvorkovú sieť, na ktorej vstupné svorky je pripojený zdroj zosilneného signálu a na výstupné svorky je pripojený odpor záťaže. Na obrázku je znázornený jeden z možných ekvivalentných obvodov zosilňovacieho stupňa. Zdroj vstupného signálu je znázornený ako generátor napätia s emf. E vstup s vnútorným odporom R d) Zo strany výstupu je zosilňovač prezentovaný vo forme generátora napätia s emf. E výstup a vnútorný odpor R von. Zosilňovač je záťažou pre zdroj signálu aj zdrojom signálu pre externú záťaž R n, a záťažou zosilňovača môže byť nielen koncové zariadenie (spotrebiteľ), ale aj vstup ďalšieho stupňa zosilňovača.
Vstupná impedancia zosilňovača je v každom prípade odpor medzi vstupnými svorkami zosilňovača. To sa rovná
výstupná impedancia R out sa určuje medzi výstupnými svorkami zosilňovača s vypnutým odporom záťaže R n.
V závislosti od pomeru vnútorného odporu zdroja R r a vstupná impedancia zosilňovača R zdroj vstupného signálu môže pracovať v nasledujúcom režime:
nečinný pohyb (R vstup >> R G), skrat (R v<< R G), harmonizácia(R v ≈ R G).
Pre výstupný obvod sú možné podobné prevádzkové režimy:
(R n >> R von) - voľnobeh; ( R n<< R von) - skrat; ( R n >> R von) - dohoda.
V súlade s tým sa rozlišujú režimy zosilnenia napätia, prúdu a výkonu pre vstupný aj výstupný obvod.
Pred kontrolou reproduktorov, reproduktorov alebo slúchadiel sa uistite, že váš zosilňovač (buď stacionárny alebo zabudovaný do aktívnych reproduktorov alebo zvukovej karty počítača) má dostatočne dobré technické vlastnosti (parametre). Tie. aký je rovný a široký frekvenčná odozva, môže vydať všetky frekvencie s rovnakou úrovňou, bez blokovania na nízkych frekvenciách (čo je často chyba nekvalitných zosilňovačov).
Zároveň môžete určiť, či to vyvíja výrobca deklarovaný maximálny výkon(Pmax) a čo výstupná impedancia(Rout) má.
Technika kontroly amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky
Na meranie amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky ( frekvenčná odozva) do jedného z kanálov (vľavo alebo vpravo) namiesto stĺpca ako záťaž zosilňovača, pripojte vodiče s odporom 5-10 ohmov. Paralelne s rezistorom pripojte striedavý voltmeter (digitálny je v tomto prípade pohodlnejší ako ukazovateľ) a po zadaní signálu z počítača generátor zvukovej frekvencie(22Kb.) Pri frekvencii 1000 hertzov nastavte pomocou ovládača hlasitosti výstupné napätie, napríklad 1 volt (1000 milivoltov), potom bez zmeny úrovne signálu znížte frekvenciu generátora (v rozsahu 1000-100 hertzov tlačidlom "-100", v rozsahu 100-20 hertzov tlačidlo "-10") od 1000 Hz. a do 20 Hz. vrátane (súčasne musia byť ovládače tónu na zosilňovači v strednej polohe alebo vypnuté, t.j. jeho frekvenčná charakteristika musí byť priamočiara (horizontálna).
Napätie na výstupe zosilňovača sa NESMIE zmeniť o viac ako ±2 decibely (alebo 1,25-krát), ale čím menšie, tým lepšie (v našom prípade by to malo byť medzi 0,8-1,25 voltov, alebo 800 -1250 milivoltov). V ideálnom prípade sú všetky frekvencie na výstupe na rovnakej úrovni.
No, ak je pokles napätia pri nízkych frekvenciách 2 alebo viackrát, čo zodpovedá 6 decibelom alebo viac (t. j. napätie klesne na 0,5 voltu alebo menej), potom vaše reproduktory nikdy nebudú môcť znieť v plnej kráse. Navyše pri nelineárnej odozve zosilňovača nebudete vedieť presne určiť rezonančnú frekvenciu reproduktorov. Príklad takejto nelineárnej frekvenčnej odozvy je znázornený na obrázku vľavo (pozri modrú krivku).
Druhý kanál zosilňovača sa kontroluje rovnakým spôsobom. V prípade výrazného poklesu signálu na nízkych frekvenciách je vhodné vymeniť zosilňovač za lepší.
Meranie výstupnej impedancie zosilňovača
Faktor tlmenia a intermodulačné skreslenie závisí od hodnoty výstupnej impedancie a priamo ovplyvňuje aj celkový faktor kvality systému. Výstupná impedancia výkonového zosilňovača by mala byť v rozmedzí 1/10-1/1000 záťažového odporu a pre moderné zosilňovače má hodnotu rádovo 0,01-0,1 Ohm.
Na meranie ako záťaž zosilňovača pripojte vodiče s odporom 4 alebo 8 ohmov príslušného výkonu. Paralelne s výstupom zosilňovača pripojte AC voltmeter (digitálny je v tomto prípade pohodlnejší ako ukazovateľ) a po privedení signálu z počítača generátor zvukovej frekvencie(22Kb.) Pri frekvencii 1000 hertzov nastavte pomocou ovládača hlasitosti výstupné napätie v rozsahu od 1 do 5 voltov.
Najprv musíte zmerať výstupné napätie zosilňovača pri voľnobehu (bez zaťaženia). Potom urobte to isté naložením na odpor. Všetky veličiny vrátane Rload sa musia merať čo najpresnejšie. Výstupná impedancia sa vypočíta podľa vzorca
Rout=[(Uхх/Uload)-1]×Rload alebo
Rout=[(Uхх-Uload)/Uload]×Rload. príklad: [(5-4,9)/4,9]×8=0,163 ohmu.
Takto je možné určiť výstupnú impedanciu na druhom kanáli aj pri akejkoľvek frekvencii.
Meranie maximálneho výkonu
Niektorí používatelia chcú vedieť, koľko energie ich zosilňovače skutočne vkladajú do záťaže, nedôverujú charakteristikám deklarovaným výrobcami. Dá sa to urobiť, ale budete potrebovať:
- výkonný zaťažovací odpor
- generátor zvukovej frekvencie
- Voltmeter striedavého napätia
- osciloskop.
Najťažšie je kúpiť alebo vyrobiť výkonný zaťažovací odpor a nájsť osciloskop. V extrémnych prípadoch, ako osciloskop, môžete použiť počítač alebo notebook s programom "Virtual Oscilloscope" od (objem 0,3 Mb.). Podrobný popis jeho činnosti a schéma adaptéra (delič napätia na prispôsobenie vstupu zvukovej karty počítača so zdrojom skúmaného napätia) sú k dispozícii v pomocníkovi programu. Rezistor môže byť vyrobený zo starodávnej železnej cievky, elektrického sporáka alebo ohrievača ventilátora.
V jednom z kanálov (ľavý alebo pravý) namiesto reproduktora pripojte vodiče ako záťaž zosilňovača s odporom zodpovedajúcim vypočítanému zaťažovaciemu odporu vášho zosilňovača. Je to uvedené v pokynoch k zariadeniu a je zvyčajne 8 alebo 4 ohmy. Výkon rezistora musí byť dostatočný, aby počas prevádzky nevyhorel, t.j. nie menej ako očakávaný výstupný výkon zosilňovača (ak je zosilňovač deklarovaný pre 100 wattov na kanál, výkon odporu musí byť 100 wattov alebo viac).
Paralelne s rezistorom pripojte striedavý voltmeter (najlepšie ručičkový, ukazuje efektívnu hodnotu napätia), osciloskop a po odoslaní signálu z počítača generátor zvukovej frekvencie( 22Kb.) Pri frekvencii 1000 hertzov použite ovládač hlasitosti na nastavenie výstupného napätia, napríklad 1 volt (1000 milivoltov). Sledujte priebeh na osciloskope a potom bez zmeny frekvencie zvýšte amplitúdu signálu.
Sínusoida sa zvýši 
výška bez skreslenia jej tvaru, ale v určitom bode sa zasekne, bude sa zdať, že sa opiera o „strop a podlahu“, namiesto zaoblenia sa jeho horná a/alebo spodná časť stanú horizontálnymi, ako na obrázku na správne, t.j. amplitúda signálu bude obmedzená. Znížte amplitúdu tak, aby bol signál na hranici orezania (stále si zachováva zaoblený tvar). Napätie zobrazené v tomto okamihu na voltmetri je Umax. Pomocou vzorca P=U²/R vypočítajte maximálny výkon zosilňovača.
Napríklad Umax=21v. R=4om. Pmax=21²/4=110W. Ak R \u003d 8 ohmov, potom Pmax \u003d 55 wattov.
Rovnakým spôsobom môžete skontrolovať maximálny výstupný výkon pri nižšej frekvenčnej odozve zosilňovača (20 hertzov), alebo pri nižšej frekvencii frekvenčného rozsahu špecifikovaného pre vaše reproduktory, napríklad 40, 45 alebo 50 hertzov. Obmedzenie amplitúdy sínusoidy by v ideálnom prípade malo prebiehať striktne symetricky na oboch polovičných vlnách signálu.
Podobne zmerajte výkon v druhom kanáli zosilňovača.
Páči sa mi toCHOĎ VON k obsahu
Copyright © Poluboyartsev A.V.
Zvyčajne sa otázke prispôsobenia odporu nevenuje dostatočná pozornosť. Účelom tejto časti je načrtnúť princípy a prax impedančného prispôsobenia.
Vstupná impedancia Každé elektrické zariadenie, ktoré na svoju činnosť vyžaduje signál, má vstupnú impedanciu. Rovnako ako akýkoľvek iný odpor (najmä odpor v obvodoch jednosmerného prúdu), vstupný odpor zariadenia je mierou prúdu pretekajúceho vstupným obvodom, keď je na vstup privedené určité napätie.
Napríklad vstupná impedancia 12 voltovej žiarovky spotrebúvajúcej 0,5 ampéra je 12/0,5 = 24 ohmov. Lampa je jednoduchým príkladom odporu, pretože vieme, že neobsahuje nič iné ako vlákno. Z tohto pohľadu sa vstupná impedancia obvodu, akým je bipolárny tranzistorový zosilňovač, môže javiť ako niečo zložitejšie. Na prvý pohľad prítomnosť kondenzátorov, rezistorov a polovodičových p-n prechodov v obvode sťažuje určenie vstupného odporu. Akýkoľvek vstupný obvod, bez ohľadu na to, aký je zložitý, však môže byť reprezentovaný ako jednoduchá impedancia, ako je znázornené na obrázku 2.18. Ak VIN je napätie vstupného striedavého signálu a IIN je striedavý prúd pretekajúci cez vstupný obvod, potom je vstupná impedancia ZIN = UIN/IIN[Ω].
Pre väčšinu obvodov má vstupná impedancia odporový (ohmický) charakter v širokom frekvenčnom rozsahu, v rámci ktorého je fázový posun medzi vstupným napätím a vstupným prúdom zanedbateľný. V tomto prípade vstupný obvod vyzerá ako obvod znázornený na obr. 2.19 platí Ohmov zákon a nie je potrebná algebra komplexných čísel a vektorové diagramy aplikované na obvody s reaktívnymi prvkami.
Obr.2.18. Schéma s párom vstupných svoriek ilustrujúca koncepciu vstupnej impedancie ZIN
Je však dôležité poznamenať, že ohmický charakter vstupnej impedancie nemusí nevyhnutne znamenať, že ju možno merať pri jednosmernom prúde; V ceste vstupného signálu môžu byť reaktívne zložky (ako je spojovací kondenzátor), ktoré nie sú relevantné pre striedavý signál pri stredných frekvenciách, ale neumožňujú vykonať merania na cieľovom vstupe jednosmerného prúdu. Na základe vyššie uvedeného budeme pri ďalšom uvažovaní predpokladať, že impedancia je čisto ohmickej povahy a Z=R.
Meranie vstupného odporu. Vstupné napätie sa dá ľahko zmerať osciloskopom alebo striedavým voltmetrom. Striedavý prúd sa však nedá tak ľahko merať, najmä ak je vstupná impedancia vysoká. Najvhodnejší spôsob merania vstupného odporu je znázornený na obrázku 2.19. 
Obr.2.19. Meranie vstupného odporu
Medzi generátor a vstup skúmaného obvodu je zapojený odpor so známym odporom R. Potom sa pomocou osciloskopu alebo striedavého voltmetra s vysokoodporovým vstupom zmerajú napätia U1 a U2 na oboch stranách rezistora R. Ak je IIN striedavý vstupný prúd, potom podľa Ohmovho zákona napätie rovné U1 - U2 = RIBX poklesne cez odpor. Preto I BX = (U1 - U2)/R, R BX = U2 / R. Preto 
Ak je skúmaný obvod zosilňovač, potom je často najvhodnejšie určiť U1 a U2 meraním na výstupe zosilňovača: U1 sa meria s generátorom priamo pripojeným na vstup a U2 sa meria s odporom R. zapojený do série so vstupom rezistora R. Keďže iba pomer U1 / U2, zosilnenie nehrá žiadnu rolu. Predpokladá sa, že počas týchto meraní zostáva napätie na výstupe generátora nezmenené. Tu je veľmi jednoduchý príklad: ak odpor 10 kΩ v sérii so vstupom spôsobí zníženie výstupného napätia zosilňovača o polovicu, potom U1/U2 = 2 a RIN = 10 kΩ.
výstupná impedancia. Príklad, ktorý dáva predstavu o výstupnom odpore, je tento: svetlomety auta sa mierne stlmia, keď je štartér v chode. Vysoký prúd odoberaný štartérom spôsobí pokles napätia vo vnútri batérie, čo spôsobí zníženie napätia na jej svorkách a zníženie jasu svetlometov. Tento pokles napätia sa vyskytuje na výstupnej impedancii batérie, možno lepšie známy ako vnútorný odpor alebo odpor zdroja.
Rozšírme tento pohľad na všetky výstupné obvody vrátane jednosmerných a striedavých obvodov, ktoré majú vždy určitú výstupnú impedanciu pripojenú k zdroju napätia. O použiteľnosti takého jednoduchého popisu aj pre najzložitejšie obvody presviedča pravidlo, ktoré hovorí, že každý obvod s odpormi a zdrojmi, ktorý má dve výstupné svorky, možno nahradiť jedným odporom a jedným zdrojom zapojeným do série. Slovo „zdroj“ tu treba chápať ako ideálnu súčiastku, ktorá generuje napätie a toto napätie naďalej udržiava nezmenené, aj keď sa z neho odoberá prúd. Popis výstupného obvodu je na obr. 2.20 kde ROUT je výstupná impedancia a U je výstupné napätie naprázdno, to znamená napätie na výstupe s otvoreným obvodom.
Obr.2.20. Výstupný obvod Ekvivalentný obvod
Pri diskusii o problematike vstupného a výstupného odporu je vhodné venovať pozornosť konceptu, ktorý sa objavuje prvýkrát: ekvivalentný obvod. Všetky schémy na obr. 2.18, 2.19 a 2.20 sú ekvivalentné obvody. Nemusia nevyhnutne odzrkadľovať skutočné komponenty a pripojenia v príslušných zariadeniach; tieto diagramy sú pohodlnou reprezentáciou, ktorá je užitočná na pochopenie toho, ako sa dané zariadenie správa.
Ryža. 2.20 ukazuje, že v prípade, keď je na výstupné svorky pripojený rezistor alebo vstupné svorky iného zariadenia, časť napätia zdroja U klesne na vnútorný odpor zdroja.
Meranie výstupného odporu. Jednoduchý spôsob merania výstupného odporu vyplýva zo zapojenia na obrázku 2.20. Ak sú výstupné svorky skratované, zmení sa aktuálny skratový prúd ISC a berie sa do úvahy, že sa zhoduje s prúdom pretekajúcim cez odpor ROUT v dôsledku privedenia napätia U naň, potom dostaneme: ROUT = U/IKC. Napätie U dodávané do obvodu zo zdroja sa meria na výstupných svorkách v režime „kľudu“, to znamená so zanedbateľným výstupným prúdom. Výstupnú impedanciu možno teda ľahko získať ako pomer napätia naprázdno ku skratovému prúdu.
Po zvážení tejto základnej metódy na určenie výstupného odporu je potrebné povedať, že na ceste sú prekážky, ktoré sú vo väčšine prípadov vlastné pri meraní výstupného skratového prúdu. Zvyčajne sa v prípade skratu porušia prevádzkové podmienky obvodu a nie je možné získať spoľahlivé výsledky; v niektorých prípadoch môžu niektoré komponenty zlyhať a nie sú schopné vydržať abnormálne veľké zaťaženie. Jednoduchá ilustrácia nepoužiteľnosti skratovej metódy: skúste zmerať výstupnú impedanciu AC siete! Napriek týmto nedostatkom z praktického hľadiska má použitie tejto metódy opodstatnenie pri teoretickom odvodení výstupnej impedancie obvodu a ďalej je použitá v tejto kapitole.
Praktický spôsob merania výstupného odporu je znázornený na obrázku 2.21. Tu sa výstupné napätie naprázdno meria voltmetrom alebo osciloskopom s vysokoimpedančným vstupom a potom sa výstupné svorky prepoja záťažou so známym odporom R. Znížené výstupné napätie pri pripojenej záťaži je priamo určené rovnaký meter. Hodnotu ROUT možno vypočítať ako pomer množstva, o ktoré pokleslo napätie k výstupnému prúdu. 
Obr.2.21. Meranie výstupného odporu pomocou paralelného rezistora
Ak U je výstupné napätie otvoreného obvodu a U1 je výstupné napätie pri záťaži R, potom pokles napätia na ROUT, keď je záťaž prítomná, je U-U1, výstupný prúd pri záťaži je U1/R, takže ROUT = R(U - U1) / U1 Odporové prispôsobenie pre optimálny prenos napätia. Väčšina elektronických obvodov považuje signály za napätia. Vo väčšine prípadov pri spájaní jednej časti obvodu s druhou je potrebné preniesť napätie v maximálnej miere s minimálnymi stratami. Toto je požiadavka na maximálny prenos napätia, ktorá je zvyčajne splnená pri porovnávaní odporov. Vzhľadom na toto kritérium uvažujeme o princípe odporového párovania.
Obrázok 2.22 ukazuje dva bloky navzájom spojené: pre optimálny prenos napätia by UIN malo byť čo najbližšie k U. Napätie UIN je: UIN = URIN / ROUT + RIN a UIN≈U, RIN >> ROUT
Obr.2.22. Ilustrácia impedančného prispôsobenia medzi dvoma zariadeniami
Inými slovami, pre čo najlepší prenos napätia z jedného obvodu do druhého musí byť výstupná impedancia prvého obvodu oveľa menšia ako vstupná impedancia druhého obvodu; vo všeobecnosti chcete RIN > 10 ROUT. Z tohto dôvodu sú testovacie prístroje, ako sú generátory, navrhnuté s nízkou výstupnou impedanciou (zvyčajne< 100 Ом). С другой стороны, осциллограф, предназначенный для наблюдения напряжений в испытываемой схеме, делается с большим входным сопротивлением (типичное значение >1 MΩ). 
Obr.2.23. Závislosť výstupného napätia obvodu od odporu záťaže
Ak nie sú splnené podmienky pre optimálne prispôsobenie odporov a signál je privádzaný na vstup obvodu so vstupným odporom porovnateľným s výstupným odporom zdroja, potom v najvšeobecnejšom prípade jednoducho dôjde k stratám napätia. Táto situácia nastane, keď dva bipolárne tranzistorové zosilňovacie stupne, ako je ten, ktorý je znázornený na obr. 11.5 sú zapojené jeden po druhom (kaskádovo). Vstupná aj výstupná impedancia takéhoto bipolárneho tranzistorového stupňa sú rádovo rovnaké (zvyčajne niekoľko tisíc ohmov), čo znamená, že asi 50 % signálového napätia sa stratí v spojení medzi stupňami. Na druhej strane, zosilňovač FET (obr. 11.13) je oveľa lepší z hľadiska impedančného prispôsobenia: má veľmi veľkú vstupnú impedanciu a priemernú výstupnú impedanciu; pri spájaní takýchto kaskád za sebou sú straty signálu zanedbateľné.
Existuje jeden alebo dva prípady, keď impedančné prispôsobenie vyžaduje osobitnú pozornosť, pretože príliš malý odpor záťaže ovplyvňuje nielen napäťové zosilnenie, ale aj frekvenčnú odozvu. Stáva sa to, keď výstupná impedancia zdroja nie je čisto odporová, ale namiesto toho je reaktancia, a tak sa mení frekvenčná odozva. Jednoduchým príkladom je kondenzátorový mikrofón, kde je výstupná impedancia vyjadrená v pikofaradoch a nie v ohmoch, s typickou hodnotou v oblasti 50 pF. Dobrá reprodukcia nízkych frekvencií vyžaduje, aby vstupná impedancia zosilňovača bola veľká v porovnaní s kapacitnou reaktanciou 50 pF pri frekvenciách do 20 Hz. V praxi to vyžaduje vstupnú impedanciu okolo 200 MΩ, ktorú zvyčajne zabezpečuje FET zosilňovač namontovaný v tele mikrofónu.
Odporové prispôsobenie pre optimálny prenos sily. Hoci maximálny prenos napätia je zvyčajne kritériom pre impedančné prispôsobenie, sú chvíle, kedy chcete preniesť maximálny výkon. Bez uvedenia matematických výpočtov vás informujeme, že pre obvod 2.22 je maximálny výkon v RIN dosiahnutý pri RIN = ROUT. Tento výsledok je známy ako teorém maximálneho výkonu: maximálny výkon sa prenáša zo zdroja na záťaž, keď sa impedancia záťaže rovná výstupnej impedancii zdroja. Táto veta platí nielen pre odporové súčiastky, ale aj pre komplexné súčiastky ZIN a ZOUT. V tomto prípade sa vyžaduje, aby okrem podmienky RIN = ROUT bola splnená aj podmienka XIN = -XOUT, to znamená, že pri kapacitnom charaktere jednej impedancie musí mať druhá impedancia indukčný charakter.
Odporové prispôsobenie pre optimálny prenos prúdu. Niekedy je na zabezpečenie maximálneho prúdu vo vstupnom obvode potrebné prispôsobenie odporu. S odkazom opäť na obr. 2.22 je vidieť, že maximálny vstupný prúd IВХ sa dosiahne vtedy, keď je impedancia v obvode zvolená čo najmenšia. Preto by sa s pevnou ROUT mala snažiť o čo najmenšiu hodnotu RIN. Táto dosť neobvyklá situácia je presne opačná ako bežný prípad, keď je potrebné prenášať napätie.
Výstupnú impedanciu je možné určiť dvoma spôsobmi.
1) Vypnite odpor záťaže. Zatvorte aktívny vstupný zdroj. Na výstupné svorky zosilňovača priveďte striedavé napätie. Vypočítajte striedavý prúd odoberaný zo zdroja. Určite výstupnú impedanciu zosilňovača. Ekvivalentný obvod zosilňovača, ktorý implementuje túto metódu, je znázornený na obr. 2.11.
Obrázok 2.11 - Ekvivalentný obvod zosilňovača pre výpočet R Out
2) Stanovenie výstupného odporu podľa záťažovej charakteristiky.
Výstupný obvod zosilňovača môže byť reprezentovaný nasledujúcim modelom, v ktorom je výstupný obvod tranzistora reprezentovaný zdrojom EMF (obr. 2.12).
Obrázok 2.12 - Ekvivalentný obvod výstupného obvodu zosilňovača
Záťažová charakteristika zosilňovača, určená závislosťou napätia od záťaže na zaťažovacom prúde, bude mať tvar znázornený na obr. 2.13.
Obrázok 2.13 - Záťažová charakteristika zosilňovača
Pre výstupný obvod zosilňovača v režime nečinnosti ( R N=¥) a skrat ( R N=0) definujte hodnoty Uhhh A Skratujem:
Zo záťažovej charakteristiky vyplýva, že výstupná impedancia zosilňovača:
Za predpokladu, že , môžeme napísať: .
Preto sú výsledky stanovenia výstupného odporu získané prvou a druhou metódou rovnaké.
Pretože vstupné a výstupné odpory obvodu s OE sú úmerné, je možné postupne zapínať zosilňovacie stupne s OE, ak sú uspokojivo zladené. Takže napríklad pre dvojstupňový zosilňovač so ziskami K 1 a K 2 a rovnosťou R Out1 \u003d R In2 dostaneme celkový zisk zosilňovača.
Závery:
Obvod zosilňovača napätia (MA) má približne rovnakú vstupnú a výstupnú impedanciu, čo umožňuje zosúladiť vstupnú impedanciu nasledujúceho stupňa s výstupnou impedanciou predchádzajúceho stupňa z hľadiska napätia, keď sú zapojené do série vo viacstupňových zosilňovačoch. Obvod OB takéto zaradenie neumožňuje, keďže . Pre sekvenčné prepojenie kaskád s OB medzi nimi je potrebné zahrnúť zodpovedajúce kaskády, ktoré sú zostavené podľa obvodu s OK (pozri časť 2.3).
Napäťové zisky obvodov s OE a OB K U>>1 (desiatky) a líšia sa len vo fázových vzťahoch j OE= 180°, j OB=0°.
Prúdové zisky pre obvod s OE ( K I>>1) a pre okruh s OB ( K I<1). Поскольку коэффициент усиления по мощности KP=KU×KI, potom obvod s OE má najvyšší koeficient.
Obvod zosilňovača napätia s OE je v elektronike viac používaný, obvod s OB sa však napriek mnohým týmto nevýhodám používa v súlade so svojimi výhodami. Patrí medzi ne najvyššia teplotná stabilita a nižšie nelineárne skreslenia (pozri časť 5).
8 FREKVENČNÁ CHARAKTERISTIKA RC ZOSILŇOVAČOV
AUDIO FREKVENCIE
