インピーダンス整合


回答:


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あらゆる種類の電力伝送には、電圧と電流の典型的な比率があります。たとえば、100ワットで1アンペア、100ボルトで10アンペア、または10ボルトで10アンペア、またはその他の100になる製品を提供できます。アンペアに対するボルトの比率をオームの数として表すと便利です(寸法的にはとにかくすべてのオームです)。電源、負荷、さらには伝送ラインもすべて特性インピーダンスがあり、物が一緒に接続されたときに何が起こるかについて教えてくれます。

インピーダンスマッチングとは、同一のインピーダンスを持つコンポーネントを選択するか、インピーダンス変換コンポーネントを追加して、不要なインピーダンスを持つコンポーネントを、より望ましいコンポーネントのように見せることです。

ブライアンカールトンが指摘したように、インピーダンスを一致させると、最大の電力伝達が得られます。これは望ましいことですが、常にそうであるとは限りません。覚えておくべきことは、最大の電力伝達は、ソースと負荷で等しい電力を消費することを犠牲にして達成されることです。

したがって、たとえば、インピーダンスが一致しない場合は、ソースからのエネルギーを効率的に使用したい場合です。0.1オームの負荷では、0.1オームの内部抵抗を持つバッテリーから最適な電力が得られますが、エネルギーの半分はバッテリー自体で消費され、蓄えられたエネルギーがかなり無駄になります。(端子電圧が半分になることは言うまでもありません!)バッテリーよりもはるかに高い抵抗を持つ負荷を意図的に使用することにより、蓄積されたエネルギーのほとんどが負荷で仕事をします。

一方、たとえば、理想的には600オームの負荷を駆動したいオーディオアンプ段があり、3.2オームのスピーカーしかない場合は、インピーダンスを一致させる必要があります。1:Nの電圧比を持つ通常のトランスは、1:N ^ 2のインピーダンス比を便利に提供します。もう1つの一般的なケースはRF作業です。電圧が指摘されているように、反射されたエネルギーはソースで過度の電力損失を引き起こす可能性があるため、反射を最小限に抑える必要があります。


負荷インピーダンスがソースインピーダンスと正確に一致するときに電力伝達が最大になる理由を説明しません。私が見たすべての説明は数学に基づいています。私はそれを概念的に説明するあなたのやり方が好きでした。
0xakhil '19

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