conocimiento básico detallada de adaptación de impedancia

Esta conmutación de filtro

concepto básico

Señal de transmisión de impedancia de carga y la impedancia en la fuente de relación específica de entre el apareamiento. Pieza de equipo es una relación entre la impedancia de salida y la impedancia de carga conectada a cumplirse con el fin de evitar un impacto significativo en el estado de funcionamiento del equipo conectado por sí mismo a la carga. aparato de interconexión electrónica, por ejemplo una fuente de señal conectada amplificador , conectado después de la etapa previa, siempre que la impedancia de entrada es mayor que una impedancia de salida de la etapa anterior 5-10 veces , puede ser considerado un buen juego de impedancia , porque el está conectado amplificador altavoz , la unidad de válvula debe ser utilizado su salida igual o próxima a la impedancia nominal del altavoz , y el amplificador de transistor no tiene esta limitación , cualquier impedancia del altavoz se puede conectar.

condición de coincidencia

1. La impedancia de carga es igual a la impedancia de la fuente , es decir, su módulo y el argumento son iguales , entonces la impedancia de carga se puede obtener en la transmisión libre de distorsión de la tensión .
2. La impedancia de carga es igual al valor conjugado de la impedancia de la fuente , es decir, sus módulo iguales a los ángulos de convergencia y cero . Entonces podemos obtener la máxima potencia a la impedancia de carga . Tal condición de coincidencia llamado partido conjugado . Si las impedancias de la fuente y de la carga son puramente resistiva , los dos tipos de condiciones coincidentes son equivalentes a.

Adaptación de impedancia se refiere a la impedancia de carga a la excitación impedancia interna adaptada a la otra para obtener la máxima potencia de salida estado de funcionamiento del. Para los circuitos con características diferentes, la condición de coincidencia no es el mismo. El circuito de resistencia pura , cuando la resistencia de carga es igual a la impedancia de la fuente de excitación , la salida de potencia es máxima , este estado de funcionamiento se llama a juego , también conocido como una falta de coincidencia.

Cuando la fuente de excitación y la impedancia de carga comprende un componente de reactancia , la potencia máxima a la carga, la impedancia de carga se debe cumplir con relación conjugado resistencia, es decir, igual a la componente de resistencia , reactancia valores absolutos iguales componente, pero signos opuestos . Tal condición de coincidencia se denomina coincidencia de conjugado .

Impedancia (Adaptación de impedancia) es parte de la electrónica en el microondas, la línea principal para la transmisión a todos los objetos hasta una señal de microondas de alta frecuencia transmitida punto de carga Jieneng, no será reflejado de vuelta a la fuente de señal, lo que resulta en aumento de la energía beneficios. Smith en el gráfico. Capacitancia o inductancia en serie con la carga, para aumentar o disminuir el valor de la impedancia de carga, el punto de la gráfica se moverán a lo largo de círculos representan la resistencia real. Si la capacitancia o inductancia a tierra, el primer punto en la gráfica de la figura centro de girar 180 grados, la resistencia a lo largo del anillo antes caminar y, a continuación, girar 180 grados en el centro. Repetir el proceso anterior hasta que el valor de resistencia se convierte en 1, una fuerza puede ser directamente a que se complete la adaptación de impedancia cero.

adaptación conjugada

En la fuente de señal dado, la potencia de salida depende de la relación de trabajo K de la resistencia de la fuente de la resistencia, cuando los dos son iguales, es decir, cuando k = 1, la potencia de salida máxima. Sin embargo, el concepto se puede generalizar al circuito de CA de adaptación de impedancia, cuando la impedancia de la fuente de señal y el conjugado de la impedancia de carga, la potencia de transmisión máxima se puede lograr, si la condición impedancia de carga correspondiente no es conjugado satisfecho, se aumentará la carga entre la fuente de señal y una red de transformación de impedancia , la impedancia de carga en una fuente de señal de impedancia conjugado se logra adaptación de impedancia .

Categorías a juego

En general, la adaptación de impedancia, hay dos, una es a través de cambiar la impedancia de la fuerza (lumped de coincidencia de circuito) , el otro es la longitud de onda del ajuste de la línea de transmisión (transmisión de la línea de juego) .

Para que coincida con un conjunto de líneas, el primer valor de punto de la impedancia de carga dividido por la impedancia característica de la línea de transmisión se normaliza, a continuación dibujar en la Smith trazar el valor.

1, cambiar la fuerza de impedancia

La capacitancia o inductancia en serie con la carga , para aumentar o disminuir el valor de la impedancia de carga , el punto de la gráfica se moverán a lo largo de círculos representan la resistencia real. Si la capacitancia o inductancia a tierra, el primer punto en la gráfica de la figura centro de girar 180 grados, la resistencia a lo largo del anillo antes caminar y, a continuación, girar 180 grados en el centro. El método anterior se repite hasta que el valor de resistencia se convierte en 1, una fuerza puede ser directamente a que se complete la adaptación de impedancia cero.

2, la línea de transmisión de ajuste

, Puntos en el gráfico se moverá en una dirección en sentido antihorario desde el punto de carga hasta el punto de vista de la extensión de centro a lo largo de la línea de transmisión origen, hasta que el valor de la resistencia ir a círculo 1, para aumentar la impedancia de una capacitiva o fuerza inductiva se ajusta a cero, terminar el partido.

Adaptación de la impedancia de la potencia de transmisión, a una fuente de alimentación en términos de su resistencia es igual a una sola carga, la potencia de salida máxima, la adaptación de impedancia en este momento. Teorema máxima transferencia de potencia, si la frecuencia es, entonces, hay onda reflejada. Para amplificador de banda ancha común, una impedancia de salida de 50 [Omega, el circuito de transmisión de potencia para tener en cuenta la adaptación de impedancia, pero si la longitud de onda de la señal es mucho más grande que la longitud del cable, es decir, la longitud del cable puede ser ignorada, entonces no hay necesidad de considerar la adaptación de impedancia. Adaptación de impedancia se refiere a la transferencia de energía requerida impedancia de carga a la impedancia característica de línea de transmisión y es igual, entonces no hay reflexión de la transmisión, lo que indica que toda la energía absorbida por la carga . De lo contrario, la pérdida de energía en la transmisión. Cuando el PCB de alta velocidad, con el fin de evitar que la señal reflejada, es necesario para la 50 ohmios de impedancia de la línea. Se trata de la digital, de banda base 50 generalmente coaxial predeterminada ohm, banda de 75 ohmios, en comparación con 100 ohm par trenzado, pero se necesita un conjunto, a fin de facilitar a juego.

¿Cuál es la impedancia

La impedancia es una resistencia y la reactancia en los vectores y . circuito de adaptación de impedancia de alta frecuencia es una alta frecuencia del amplificador operativo en el estado no lineal, el circuito de adaptación de impedancia, y lineal (es decir resistencia .: fuente igual a la impedancia de carga) de este concepto no puede ser aplicado a la misma. Desde el no lineal (por ejemplo: clase C) cuando se trabaja, el dispositivo electrónico cambia la resistencia drásticamente: fluir cuando la resistencia es muy pequeña; tiempo de apagado, la resistencia a tendiendo a infinito. Por lo tanto la resistencia de salida no es constante. Llamado tiempo de juego igual a la resistencia interna de la resistencia externa, pierde su significado. Por lo tanto, el amplificador de potencia concepto de adaptación de impedancia de alta frecuencia: en una condiciones de circuito dado, el elemento ajustable para cambiar el circuito de carga de modo que el dispositivo electrónico la alimentación de la potencia nominal de salida a la carga. Esto se llama alcanzar el estado correspondiente.

¿Cómo entender la adaptación de impedancia

Se refiere a una adaptación de impedancia adecuada entre el modo de fuente de señal o una línea de transmisión con una carga. Adaptación de impedancia se divide en baja y alta frecuencia dos casos discutidos.

Comenzamos con una fuente de tensión continua para conducir una carga para empezar. Dado que la fuente de tensión real, siempre existe la resistencia interna , podemos poner una fuente de tensión real, equivalente a un modelo de una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia r. Asumida resistencia de carga R , la fuerza electromotriz de la U , la resistencia interna R & lt , podemos calcular la resistencia R fluye a través de la corriente es: I = U / (R + r), se puede observar, la resistencia de carga es menor R , es de salida de corriente aumenta . Tensión en la carga R es : Uo = IR = U * [ 1+ (R / R)], se puede observar, la resistencia de carga más grande R , el Uo mayor salida de tensión . De nuevo calcular el consumo de potencia de la resistencia R es:

P = I * I * R = [U / (R + r)] * [U / (R + r)] * R = U * U * R / (R * R + 2 * R * r + r * r )
= U * U * R / [(R - r) * (R - r) + 4 * R * r]
= U * U / {[(R - r) * (R - r) / R] + 4 * r}

Para una fuente de señal dada, la resistencia interna r se fija , mientras que la resistencia de carga R se selecciona por nosotros. Obsérvese que la fórmula [(R - r) * ( R - r) / R], cuando & lt = R ^ R , [(R & lt - R & lt) * (& lt R - & lt R) / R & lt] se puede obtener el valor mínimo 0, entonces la resistencia de carga obtener la potencia de salida máxima del R & lt Pmax de la U * = la U- / (R & lt *. 4). Es decir, cuando la resistencia de carga es igual a la resistencia de la fuente, la carga de potencia de salida máxima, que es uno de adaptación de impedancia, a menudo decimos. Para el circuito de resistencia pura, esto también se aplica a los circuitos de baja frecuencia y circuitos de alta frecuencia . Cuando los comprende circuito de CA capacitivo o impedancia inductiva, cambiar la conclusión es la necesidad de ser igual a la parte real de la fuente de señal y la impedancia de carga y la parte de número imaginario opuestas entre sí, que se llama El partido conjugado . En los circuitos de baja frecuencia, por lo general, no consideramos adecuación de la línea de transmisión, teniendo en cuenta sólo entre la fuente de señal con la carga , debido a que la longitud de onda de la señal de baja frecuencia con respecto a la línea de transmisión es largo, la línea de transmisión puede ser considerada como "corto plazo", la reflexión no puede tener en cuenta (se puede entender: debido a la corta línea, incluso si volver reflejada con la señal original sigue siendo el mismo). Del análisis anterior podemos concluir: Si necesitamos corriente de salida, menor es la carga seleccionada R & lt ; Si necesitamos tensión de salida grande, una carga grande se selecciona R & lt ; Si necesitamos potencia de salida máxima se selecciona con la resistencia de fuente R & lt resistores emparejados . A veces desadaptación de impedancias hay otra capa de significado, por ejemplo, la salida de algunos instrumentos están diseñados bajo ciertas condiciones de carga, si el cambio condiciones de carga, puede no alcanzar el rendimiento original, entonces seremos llamados desadaptación de impedancias .

En los circuitos de alta frecuencia, debemos tener en cuenta el problema de la reflexión. Cuando la señal de alta frecuencia , entonces la señal de longitud de onda es muy corto , cuando el tiempo de toma de una longitud de onda más corta de la línea de transmisión puede ser comparado, la señal reflejada se superpone a la señal original va a cambiar la forma de la señal original . Si la impedancia característica de la línea de transmisión no coincide con la impedancia de carga (igual), la reflexión se genera en el lado de la carga. ¿Por qué la diferencia de impedancia y la reflexión impedancia característica del método de solución, consiste en la resolución de ecuaciones en derivadas parciales de segundo orden, en los que no elaboramos, los interesados pueden referirse a la teoría de líneas de transmisión y el campo electromagnético de microondas en términos de libros. La impedancia característica de la línea de transmisión (también conocida como impedancia característica) está determinada por la estructura y el material de la línea de transmisión, independientemente de la longitud de la línea de transmisión, y la amplitud de señal, la frecuencia, etc. Por ejemplo, CCTV convencional cable coaxial impedancia característica de 75 ohmios, mientras que el aparato de radio se utiliza impedancia característica de 50 ohmios cable coaxial. También hay una impedancia característica común de la línea de transmisión es de 300 ohmios líneas paralelas plana, que utilizan en las zonas rurales es más común marco de antena de TV, que se utiliza para alimentador de antena Yagi. Debido a la entrada de RF de la impedancia de entrada del televisor de 75 ohmios, por lo que su alimentador de 300 ohmios no coincidirá. Como es práctica para solucionar este problema? No sé si son conscientes, la televisión en el anexo, hay un total de 300 ohmios a 75 ohmios convertidor de impedancia (un paquete de plástico, enchufe un extremo de una ronda que cosas, sobre dos grandes aprobado)? es en realidad dentro de un transformador de línea de transmisión, 300 ohmios de impedancia, transformado en 75 ohmios, por lo que puede coincidir. Debe hacerse hincapié en que lo es, la impedancia característica de la resistencia con un concepto que por lo general no se entiende, es independiente de la longitud de la línea de transmisión, no se puede medir mediante el uso de un ohmímetro . A fin de no reflexión, la impedancia de carga con la impedancia característica de la línea de transmisión debe ser igual, que es la impedancia de línea de transmisión. ? Si la diferencia de impedancia tendrá ninguna consecuencia adversa de la misma . Si no, va a formar un reflexivo, transferencia de energía no está en el pasado, lo que reduce la eficiencia ;La formación de una onda estacionaria en la línea de transmisión (simple apreciará que en algunos lugares una señal fuerte, señal débil en algunos lugares), resultando en una reducción efectiva de la capacidad de potencia de la línea de transmisión ; transmisión de potencia no se apaga incluso dañar el dispositivo de transmisión . Si la línea de señal de alta velocidad y una placa de circuito impedancia de carga no coincide, genera shock, la interferencia de radiación .

Cuando la diferencia de impedancia, lo que hay maneras de hacer que coincida con él?
En primer lugar, considere el uso de un transformador para hacer el convertidor de impedancia, como el ejemplo mencionado anteriormente como aparatos de televisión.
En segundo lugar, considere el uso de series / capacitancia en paralelo o enfoque inductancia, que se utiliza a menudo en la depuración circuito de frecuencia de radio.
En tercer lugar, considere maneras de utilizar una serie / resistencias en paralelo. Algunos unidad de impedancia relativamente baja, una resistencia adecuada en serie con la línea de transmisión para que coincida con, por ejemplo, la línea de señal de alta velocidad, a veces unos pocos resistor ohm en serie . Mientras que algunos del receptor impedancia de entrada es relativamente alta, el método de resistencia en paralelo se puede utilizar para que coincida con la línea de transmisión, por ejemplo, el receptor 485, a menudo en paralelo 120 resistor ohm para que coincida con el terminal de línea de datos .

Para ayudar a entender los problemas reflejados impedancia desajuste, voy a dar dos ejemplos: Supongamos que usted está practicando el boxeo - sacos de arena de juego. Si se trata de un peso adecuado, sacos de arena adecuados de dureza, se sentirá muy cómodo para jugar arriba. Sin embargo, si un día me puse sacos de arena manipulados, por ejemplo, que sustituyeron la arena de hierro, todavía se juega con el poder anterior para arriba, su mano podría no ponerse de pie - este es el caso de sobrecarga, se tener un gran rebote. Por el contrario, si pongo en el interior en una cosa muy ligero, un golpe de usted, usted puede ser más listo, la mano también puede estar parado - se trata de las condiciones de carga demasiado ligeras. Otro ejemplo, no se sabe si ha tenido esta experiencia: que no está claro cuando las escaleras hacia arriba / abajo de las escaleras, cuando se piensa que hay escaleras, habrá "falta de coincidencia de carga" tal sentimiento. Por supuesto, estos ejemplos pueden no ser apropiados, pero podemos llevarlo a entender el caso cuando la falta de coincidencia de carga reflexión.

De alta velocidad de diseño de PCB de adaptación de impedancia (recopilación de datos)

adaptación de impedancia

Adaptación de impedancia se refiere a la transferencia de energía, y la impedancia de carga requerida para la impedancia característica de línea de transmisión igual a la caja de transmisión sin reflexión, lo que indica que toda la energía absorbida por la carga. De lo contrario, la pérdida de energía en la transmisión. diseño de PCB de alta velocidad, adaptación de impedancia o no relacionado con la calidad de la señal de los méritos.

PCB traza de adaptación de impedancia cuando tienen que hacer?

No depende principalmente de la frecuencia, y la clave está en ver la magnitud de la señal de borde afilado, es decir, aumento de la señal / tiempo de caída , que generalmente se cree que si el aumento de la señal / tiempo de caída (10% a 90%) de menos de seis veces el retardo de alambre , que es de alta velocidad señal , debe prestar atención al problema de la adaptación de impedancia. Wire retrasar el valor general de 150ps / pulgada .

impedancia característica

Entre la propagación de la señal a lo largo de la línea de transmisión, la línea de transmisión que tiene uniforme a través de la velocidad de propagación de la señal, y la capacitancia por unidad de longitud es la misma, entonces la señal durante la propagación siempre ver exactamente la misma impedancia momento. Desde impedancia se mantiene constante durante toda la línea de transmisión, damos un nombre específico para indicar que una característica específica o característica de la línea de transmisión, llamada la impedancia característica de la línea de transmisión. Hace referencia a un valor de la impedancia característica de la propagación de la señal a lo largo de la línea de transmisión, la señal de impedancia se ve al instante . Y donde la impedancia característica de PCB traza capas , material de PCB utilizado (constante dieléctrica) , ancho de traza , la distancia desde el plano de los cables y otros factores relevantes, independientemente de la longitud de la traza . Puede utilizar el software para calcular la impedancia característica. En PCB de alta velocidad, la traza es generalmente una señal digital diseñado para ser 50 ohmios de impedancia, que es aproximadamente el número. Disposiciones generales cable coaxial de banda base de 50 ohmios, 75 ohmios, bandas de par trenzado (diferenciales) es de 100 ohmios.

de modo común de adaptación de impedancia

1, la terminación serie

La impedancia de la fuente de señal más baja que la línea de transmisión de impedancia característica de las condiciones en entre el terminal fuente y las líneas de transmisión de señal conectadas en serie con una resistencia R & lt , de modo que la impedancia característica de la impedancia de salida de la fuente de línea de transmisión coincide con la señal de supresión reflejada desde la parte posterior de carga la reflexión se produce de nuevo.

Coincidencia de principio selección de la resistencia: valor de la resistencia característica a juego de la impedancia de salida del controlador es igual a la suma de la impedancia de la línea de transmisión. Común CMOS y el conductor TTL, la impedancia de salida varía con los cambios de nivel de señal en el tamaño eléctrico . Por lo tanto, los circuitos TTL o CMOS, no puede haber ninguna resistencia es la combinación correcta sólo puede considerar una solución de compromiso . Señal topología de red de la cadena no es adecuado para la terminación de la serie , la carga debe estar conectada a todos los extremos de la línea de transmisión.

La coincidencia de serie es el método más común de terminación. Su ventaja es el bajo consumo de energía, sin carga adicional DC para el conductor, no introduce impedancia adicional entre la señal y la tierra, y requiere solamente un elemento de resistencia.

Las aplicaciones más comunes : CMOS generales, circuito TTL de adaptación de impedancia. señales USB también son el muestreo método para hacer esto adaptación de impedancia.

2, la terminación paralela

En la impedancia de la fuente de señal es muy pequeña en el caso en que, mediante el aumento de la resistencia en paralelo coincide con la impedancia de carga del terminal de entrada y la impedancia característica de la línea de transmisión, con el propósito de eliminar la reflexión extremo de carga. Implementado en la forma de una sola resistencia y doble resistencia en dos formas.

Coincidencia de principio selección de la resistencia : una alta impedancia de entrada en el caso de chip, una sola resistencia en la forma, el valor de la resistencia en paralelo del lado de la carga para estar cerca o igual a la impedancia característica de la línea de transmisión ; para dos resistor en la forma, la cada del valor de resistencia en paralelo de dos veces la impedancia característica de la línea de transmisión .

Parallel terminación ventaja es simple , es aparente desventaja se trajo de alimentación de CC : consumo de energía DC está estrechamente relacionado con la señal de ciclo de trabajo de una sola realización resistor; de modo dual, independientemente de la resistencia es la señal alta o baja tiene el consumo de energía de CC, pero la corriente es inferior a la mitad del camino una sola resistencia.

Las aplicaciones más comunes : señal de alta velocidad con mayor frecuencia.

1. DDR, DDR2 y otra unidad SSTL. Formar un solo resistor, conectado en paralelo con el VTT (típicamente un medio IOVDD). En el que la señal de datos DDR2 resistencia de adaptación paralelo está construido en el chip.

2. TMDS de alta velocidad de la interfaz de datos en serie. En la forma de una sola resistencia en paralelo con el aparato del lado de recepción IOVDD, 50 ohmios sola impedancia de composición (100 ohmios entre pares).