I. 임피던스 정합의 기본 원리
1. 순수 저항 회로
물리학과 전기는 다음과 같은 문제를 말했습니다. 전위 E에 연결된 R 기기의 저항, r 배터리 팩의 내부 저항, 어떤 조건에서 전원 공급 장치의 전력 출력이 최대입니까? 외부 저항이 내부 저항과 같을 때 전원 공급 장치에서 외부 회로로의 전력 출력은 최대이며 순수 저항 회로의 전력 정합입니다. AC 회로로 교체하는 경우 일치하려면 이 조건 회로도 R=을 충족해야 합니다.
2. 리액턴스 회로
리액턴스 회로는 순수한 저항 회로보다 복잡하며 저항 외에도 회로에 커패시터와 인덕터가 있습니다. 구성 요소 및 저주파 또는 고주파 AC 회로에서 작동합니다. AC 회로에서 AC에 대한 저항, 커패시턴스 및 인덕턴스의 임피던스를 임피던스라고 하며 문자 Z로 표시합니다. 그 중 AC의 임피던스에 대한 커패시턴스 및 인덕턴스를 각각 용량 저항 및 유도 저항이라고 합니다. 커패시턴스와 인덕턴스 자체 외에도 용량성 및 유도성 저항의 값은 작업 중인 교류 주파수의 크기와 관련이 있습니다. 리액턴스 회로에서 저항 R, 인덕턴스 및 커패시턴스의 값은 간단한 산술 합산으로 계산할 수 없으며 임피던스 삼각형 방법으로 계산할 수 있습니다. 따라서 리액턴스 회로는 순수한 저항 회로보다 정합하기가 더 복잡하며 입력 및 출력 회로의 저항 성분 외에도 동일한 크기와 반대 부호의 리액턴스 성분이 필요합니다 (공액 정합) ; 또는 저항 및 리액턴스 구성 요소가 동일합니다(무반사 정합). 여기서 리액턴스 X는 유도 저항 XL과 용량 저항 XC의 차이입니다(병렬 회로가 계산하기 더 복잡한 경우 직렬 회로에만 해당). 위의 조건을 만족하는 것을 임피던스 매칭이라고 하며, 최대 전력을 얻을 수 있는 부하입니다.
임피던스 매칭의 핵심은 프론트 스테이지의 출력 임피던스와 백 스테이지의 입력 임피던스가 같다는 것입니다. 입력 임피던스 및 출력 임피던스는 모든 레벨의 전자 회로, 다양한 측정 장비 및 다양한 전자 부품에 널리 사용됩니다. 그렇다면 입력 임피던스와 출력 임피던스는 무엇입니까? 입력 임피던스는 신호 소스에 대한 회로의 임피던스입니다.
예를 들어:멀티미터에서 전압 블록의 입력 임피던스(전압 감도라고 함)가 높을수록 테스트 중인 회로에 대한 션트가 작을수록 측정 오류가 작아집니다. 그리고 전류 블록의 입력 임피던스가 낮을수록 테스트 중인 회로의 전압 분배가 작아져 측정 오차가 작아집니다. 전력 증폭기의 경우 신호 소스의 출력 임피던스가 증폭기 회로의 입력 임피던스와 같을 때 임피던스 매칭이라고 하며 증폭기 회로는 출력에서 최대 전력을 얻을 수 있습니다. 출력 임피던스는 부하에 말하는 회로의 임피던스입니다.
예를 들어:전압 소스에는 낮은 출력 임피던스가 필요하고 전류 소스에는 높은 출력 임피던스가 필요합니다. 증폭 회로의 경우 출력 임피던스 값은 부하를 견딜 수 있는 능력을 나타냅니다. 일반적으로 출력 임피던스가 작으면 부하를 견디는 능력이 강합니다. 출력 임피던스와 부하를 일치시킬 수 없는 경우 일치를 달성하기 위해 변압기 또는 네트워크 회로를 추가할 수 있습니다. 예를 들어 출력 트랜스포머는 일반적으로 트랜지스터 앰프와 스피커 사이에 연결되며 앰프의 출력 임피던스는 트랜스포머의 1차 임피던스와 일치하고 트랜스포머의 2차 임피던스는 스피커의 임피던스와 일치합니다. 변압기는 1차 권선과 2차 권선의 권선비로 임피던스 비율을 변환합니다. 실제 전자회로에서는 종종 신호원과 증폭기 회로 또는 증폭기 회로와 부하 임피던스가 일치하지 않는 경우가 많으므로 직접 연결할 수 없습니다. 해결책은 이들 사이에 매칭 회로 또는 매칭 네트워크를 추가하는 것입니다. 마지막으로 임피던스 정합은 전자 회로에만 적용됩니다. 전자 회로에서 전송되는 신호 전력은 본질적으로 약하기 때문에 출력 전력을 높이려면 매칭이 필요합니다. 전기 회로에서 정합은 일반적으로 고려되지 않습니다. 그렇지 않으면 출력 전류가 너무 높아 기기가 손상됩니다.
II. 임피던스 정합의 응용
클록 신호, 버스 신호 및 최대 수백 메가바이트의 DDR 신호 등과 같은 일반적인 고주파 신호 필드의 경우 일반 장치 트랜시버 유도 및 용량 저항은 저항에 비해 상대적으로 작습니다(즉, 임피던스의 실제 부분)은 무시할 수 있으며, 이때 임피던스 매칭은 실제 부분만 고려하면 됩니다.
RF 분야에서 안테나, 증폭기 등과 같은 많은 장치의 입력 및 출력 임피던스는 비실제(순수 저항이 아님)이고 허수 부분(용량성 또는 유도성 저항)이 너무 커서 무시할 수 없습니다. , 그런 다음 켤레 매칭 방법을 사용해야합니다.
