¿Qué es la impedancia? ¿Qué significa la impedancia de entrada y salida?

Definición de impedancia

En un circuito con resistencia, inductancia y capacitancia, la obstrucción a la corriente alterna se llama impedancia. La impedancia a menudo se expresa como Z. La impedancia consta de resistencia, reactancia inductiva y reactancia capacitiva, pero no es una simple suma de las tres. La unidad de impedancia es ohmios. En corriente continua, el efecto de un objeto sobre la obstrucción actual se llama resistencia. Todos los materiales del mundo tienen resistencia, pero la diferencia en el valor de la resistencia es solo la diferencia. Los materiales con muy baja resistencia se denominan buenos conductores, como los metales; los materiales con una resistencia extremadamente alta se denominan aislantes, como la madera y el plástico. También hay un conductor en el medio llamado semiconductor, y un superconductor es una sustancia con un valor de resistencia casi cero. Sin embargo, en el campo de la corriente alterna, además de la resistencia que bloquea la corriente, la capacitancia y la inductancia también bloquean el flujo de corriente. Este efecto se llama reactancia, que significa resistencia a la corriente. Las reactancias de condensadores e inductores se denominan reactancia capacitiva y reactancia inductiva respectivamente, denominadas reactancia capacitiva y reactancia inductiva. Su unidad de medida es la misma que la resistencia en ohmios y su valor está relacionado con la frecuencia de la corriente alterna. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la reactancia capacitiva y cuanto mayor es la reactancia inductiva. Cuanto menor es la frecuencia, mayor es la reactancia capacitiva. y cuanto menor sea la reactancia inductiva. Además, la reactancia capacitiva y la inductiva también tienen problemas de ángulo de fase, que tienen una relación vectorial. Por lo tanto, se dice que la impedancia es la suma vectorial de la resistencia y la reactancia. Para un circuito específico, la impedancia no es constante, sino que cambia con la frecuencia. En un circuito en serie de resistencias, inductores y condensadores, la impedancia del circuito es generalmente mayor que la resistencia. Es decir, la impedancia se reduce a un valor mínimo. En un circuito paralelo de inductores y condensadores, la impedancia aumenta hasta un valor máximo en resonancia, que es lo opuesto a un circuito en serie.

1. Impedancia de entrada

La impedancia de entrada se refiere a la impedancia equivalente del extremo de entrada de un circuito. Agregue una fuente de voltaje U al extremo de entrada y mida la corriente I en el extremo de entrada. Entonces la impedancia de entrada Rin es U/I. Puedes imaginar el terminal de entrada como los dos extremos de una resistencia. La resistencia de esta resistencia es la impedancia de entrada.

La impedancia de entrada no es diferente de un componente reactivo ordinario. Refleja el tamaño de la obstrucción a la corriente. Para los circuitos impulsados ​​por voltaje, cuanto mayor sea la impedancia de entrada, más ligera será la carga en la fuente de voltaje, por lo que es más fácil de manejar y no afectará la fuente de señal, mientras que para los circuitos impulsados ​​por corriente, cuanto menor sea la impedancia de entrada, la la carga en la fuente actual es más ligera. Por lo tanto, podemos pensarlo de esta manera: si es impulsado por una fuente de voltaje, cuanto mayor sea la impedancia de entrada, mejor; si es impulsado por una fuente de corriente, cuanto menor sea la impedancia, mejor (Nota: solo apto para; circuitos de baja frecuencia, en circuitos de alta frecuencia En el circuito, también se debe considerar la cuestión de la adaptación de impedancia). Además, si se va a obtener la potencia de salida máxima, también se debe considerar la cuestión de la adaptación de impedancia.

2. Impedancia de salida

No importa la fuente de señal, amplificador o fuente de alimentación, existe el problema de la impedancia de salida. La impedancia de salida es la resistencia interna de una fuente de señal. Originalmente, para una fuente de voltaje ideal (incluida la fuente de alimentación), la resistencia interna debería ser 0 o la impedancia de una fuente de corriente ideal debería ser infinita. La impedancia de salida requiere la máxima atención en el diseño de circuitos.

Pero la fuente de tensión en realidad no puede hacer esto. A menudo utilizamos una fuente de voltaje ideal conectada en serie con una resistencia r para equipararla con una fuente de voltaje real. Esta resistencia r en serie con la fuente de voltaje ideal es la resistencia interna de (fuente de señal/salida del amplificador/fuente de alimentación). Cuando esta fuente de voltaje suministra energía a la carga, una corriente I fluirá a través de la carga y se producirá una caída de voltaje de I×r en la resistencia. Esto hará que el voltaje de salida de la fuente de alimentación caiga, lo que limitará la potencia de salida máxima (para saber por qué la potencia de salida máxima es limitada, consulte la pregunta "Coincidencia de impedancia" a continuación). De manera similar, para una fuente de corriente ideal, la impedancia de salida debería ser infinita, pero esto no es posible en el circuito real.