Manual de información detallada de impedancia (cantidad física)

En un circuito con resistencia, inductancia y capacitancia, el factor que bloquea el flujo de corriente se llama impedancia. La impedancia generalmente se representa mediante el número complejo Z. La parte real se llama resistencia y la parte imaginaria se llama reactancia. El efecto de obstáculo del capacitor sobre la corriente alterna en el circuito se llama reactancia capacitiva. se llama reactancia inductiva. La capacitancia y la suma de la resistencia de la inductancia a la corriente alterna en un circuito se llama reactancia. La unidad de impedancia es ohmios. El concepto de impedancia no sólo existe en los circuitos, sino que también interviene en los sistemas de vibración mecánica. Introducción básica Nombre chino: Impedancia Nombre extranjero: impedancia Naturaleza: Cantidad física Significado: La suma de resistencia y reactancia en un circuito: explicación sustantiva, explicación eléctrica, explicación mecánica, fórmula de impedancia, "impedancia" en la vida, tecnología de adaptación de impedancia, impedancia de entrada , Impedancia de salida, concepto de coincidencia, cómo igualar, investigación relacionada, explicación eléctrica, explicación mecánica, fórmula de impedancia, "impedancia" en la vida, tecnología de igualación de impedancia, impedancia de entrada, impedancia de salida, concepto de igualación, cómo igualar, investigación relacionada, explicación eléctrica, explicación mecánica, concepto de coincidencia, cómo combinar, estudios de investigación relacionados, explicación de terminología Explicación eléctrica La impedancia es una cantidad física que representa el rendimiento de un componente o las características eléctricas de un circuito. La relación entre el voltaje máximo (o valor efectivo) Um a través del circuito pasivo y la corriente máxima (o valor efectivo) Im a través del circuito se llama impedancia, representada por z, y la unidad es ohmios (Ω). Cuando U es seguro, cuanto mayor es z, menor es I. La impedancia limita el flujo de corriente. En una corriente eléctrica, la resistencia de un objeto a la corriente eléctrica se llama impedancia. A excepción de los superconductores, todas las sustancias del mundo tienen resistencia, pero el valor de la resistencia es diferente. Las sustancias con baja resistencia se denominan buenos conductores, como los metales; las sustancias con alta resistencia, como la madera y el plástico, se denominan aislantes. También hay un conductor en el medio llamado semiconductor. Un superconductor es una sustancia con un valor de resistencia igual a cero, pero requiere una temperatura lo suficientemente baja y un campo magnético lo suficientemente débil para lograr una resistividad cero. En corriente continua y corriente alterna, la resistencia tiene un efecto obstaculizador en ambas corrientes; como componentes comunes, además de la resistencia, existen la capacitancia y la inductancia, las cuales tienen un efecto obstaculizador mayor en la corriente alterna y la corriente continua que la resistencia. El condensador es "bloqueo de CC", es decir, tiene un efecto aislante en la CC, es decir, la CC no puede pasar, pero la CA puede pasar. Y a medida que aumenta el valor de capacitancia o aumenta la potencia de CA, el obstáculo del condensador. La CA se vuelve más pequeña. Este obstáculo puede entenderse como "resistencia", pero no es equivalente a resistencia. Es un tipo de reactancia. Las unidades de reactancia y resistencia se denominan colectivamente "impedancia". Por supuesto, para ser precisos, la "impedancia" debe constar de tres partes. Además de estas dos partes, es la "reactancia inductiva". La inductancia es la resistencia del inductor al flujo de corriente. A diferencia de los capacitores, los inductores no bloquean la CC (y si miras de cerca, los inductores no bloquean la CA en el breve transitorio de milisegundos antes de la saturación), y sus unidades son las mismas que las de los capacitores y resistencias, que son ohmios. Análisis Mecánico Los conceptos de impedancia, resistencia e impedancia existen no sólo en los circuitos, sino también en los sistemas de vibración. La impedancia, también representada por Z, es un número complejo, un fasor, que consta de amplitud y fase/polaridad. La resistencia es el consumo de energía, mientras que la reactancia es la conservación de energía. En un sistema de vibración, la resistencia producida por la masa es resistencia de masa y la resistencia producida por rigidez es resistencia de rigidez. Ecuación de impedancia Z= R+i( ωL-1/ ( ωC ) ) Descripción: Las cargas son resistencias, resistores y resistores. La carga es una combinación de tres reactancias: resistencia, inductancia y capacitancia, denominadas colectivamente "impedancia". La fórmula matemática es: impedancia Z = R + i (ωL-1/ ( ( ) fuerte > ωC ) ). Entre ellos, R es la resistencia, ω L es la reactancia inductiva y 1/(ω C) es la reactancia capacitiva. (1) Si (ω L-1/ ω C) > 0, se llama "carga inductiva" (2) Por el contrario, si (ω L-1/ ω C) > carga"; (3) Si (ω L-1/ω L-1/ω C) < 0, se denomina "carga capacitiva". Impedancia en la vida La impedancia es un parámetro importante en los equipos de audio. Por ejemplo, los amplificadores y altavoces están diseñados principalmente para tener una impedancia de 8 ohmios porque la máquina funciona mejor con este valor de impedancia.

De hecho, la impedancia de un altavoz varía con la frecuencia y las especificaciones de los altavoces suelen indicar un promedio aproximado. La mayoría de los productos del mercado tienen cuatro ohmios, seis ohmios u ocho ohmios. Además, la impedancia también es un parámetro importante para los auriculares. La impedancia de un auricular es la abreviatura de su impedancia de CA y su unidad es ohmios (Ω). En términos generales, cuanto menor sea la impedancia, más fácil será hacer sonar y controlar los auriculares. La impedancia de los auriculares cambia con la frecuencia de la señal de audio que reproducen. Generalmente, la impedancia de los auriculares es mayor en las frecuencias bajas, por lo que la atenuación de las frecuencias bajas es mayor que la de las frecuencias altas, lo que aumenta la impedancia de salida. causará que el sonido sea más oscuro y turbio (en este momento, el amplificador de potencia también tendrá menos control sobre la unidad del controlador de los auriculares), pero algunos auriculares deben escucharse mejor con alta impedancia. Si el sonido de los auriculares es agudo y áspero, puede considerar aumentar la impedancia de salida efectiva del conector de auriculares; si el sonido de los auriculares es apagado y turbio y es impulsado por un amplificador de potencia, puede considerar reducir la impedancia de salida efectiva. Los auriculares con diferentes impedancias se utilizan principalmente en diferentes situaciones. En computadoras de escritorio o amplificadores de potencia, VCD, DVD, televisores, computadoras y otros equipos, se usan comúnmente auriculares de alta impedancia. La impedancia de algunos auriculares profesionales es incluso superior a 200 ohmios. es para Coincide con el conector para auriculares en máquinas profesionales. En este momento, si está utilizando auriculares de baja impedancia, asegúrese de bajar el volumen antes de enchufar los auriculares y luego suba el volumen poco a poco para evitar sobrecargar los auriculares. . Evite que los auriculares se quemen debido a una sobrecarga o que la bobina móvil se deforme y desalinee, provocando un sonido entrecortado. Para diversos walkman portátiles, como CD, MD o MP3, generalmente se utilizan auriculares de baja impedancia (normalmente por debajo de 50 ohmios). Esto se debe a que estos auriculares de baja impedancia son más fáciles de manejar, pero también se debe prestar atención a la alta sensibilidad. , MP3, el índice de sensibilidad es más importante. Por supuesto, los auriculares con mayor impedancia producirán un mejor sonido cuando se combinen con una fuente de sonido con mayor potencia de salida. Tecnología de adaptación de impedancia Impedancia de entrada La impedancia de entrada es la impedancia equivalente en el extremo de entrada del circuito. La impedancia de entrada es la impedancia equivalente en la entrada del circuito. Al agregar una fuente de voltaje U a la entrada y medir la corriente I en la entrada, la impedancia de entrada R es U/I. Los terminales de entrada pueden considerarse como dos extremos de una resistencia, y la resistencia de esta resistencia es la impedancia de entrada. La impedancia de entrada no es diferente de los componentes reactivos ordinarios. Refleja el tamaño de la impedancia actual. Para los circuitos de control de 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 controlar y no afectará la fuente de señal, mientras que para los circuitos de control de corriente, cuanto menor sea la impedancia de entrada, más ligera será la carga; en la fuente actual. 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: es solo; Adecuado para circuitos de baja frecuencia. En circuitos de alta frecuencia, también se debe considerar la adaptación de impedancia. Además, si desea maximizar la potencia de salida, también se debe considerar la adaptación de impedancia. ROTOR DEL MOTOR Probador de impedancia de CA Impedancia de salida Ya sea una fuente de señal o un amplificador, o una fuente de alimentación, la impedancia de salida siempre es un problema. La impedancia de salida es la resistencia interna de la fuente de señal. Originalmente, para una fuente de voltaje ideal (incluida una fuente de alimentación), la resistencia interna debería ser 0, o para una fuente de corriente ideal, la impedancia debería ser infinita. En el diseño de circuitos, la impedancia de salida requiere la atención más especial. Pero la fuente de tensión en realidad no puede hacer esto. Es común equiparar una fuente de voltaje ideal con una resistencia r en serie con una fuente de voltaje real. La resistencia r en serie con la fuente de voltaje ideal es la resistencia interna de la fuente de señal/salida del amplificador/fuente de alimentación. Cuando la fuente de voltaje suministra energía a una carga, una corriente I fluirá a través de la carga y producirá una caída de voltaje de I x r a través de la resistencia. Esto hará que el voltaje de salida de la fuente de alimentación caiga, limitando así la potencia de salida máxima (consulte "Coincidencia de impedancia" a continuación para conocer los motivos para limitar la potencia de salida máxima). Asimismo, una fuente de corriente ideal debería tener una impedancia de salida infinita, pero esto no es posible en un circuito real. El concepto de adaptación La adaptación de impedancia se refiere a la adaptación adecuada entre la fuente de señal o la línea de transmisión y la carga. La adaptación de impedancia se discutirá en el contexto de frecuencias bajas y altas. Comencemos con la fuente de voltaje de CC que impulsa la carga. Supongamos que la resistencia de la carga es R, la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación es U y la resistencia interna es r, entonces podemos calcular la corriente que fluye a través de la resistencia R: I = U / (R + r). cuanto menor sea la resistencia de carga R, mayor será la corriente de salida. El voltaje a través de la carga R es Uo=IR=U/[1+(r/R)]. Se puede ver que cuanto mayor es la resistencia de carga R, mayor es el voltaje de salida Uo.

Luego calcule la potencia consumida por la resistencia R como P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2) =U2×R/[( R-r )2+4×R×r] =U2/{[(R-r)2/R]+4×r} Para una fuente de señal determinada, la resistencia interna r es fija y nosotros elegimos la resistencia de carga R. Tenga en cuenta que en la fórmula [(R-r)2/R], cuando R=r, [(R-r)2/R] puede obtener el valor mínimo 0. En este momento, se puede obtener la potencia de salida máxima Pmax=U2/ en la resistencia de carga R (4 × r), es decir, cuando la resistencia de la carga es igual a la resistencia interna de la fuente de señal, la carga puede obtener la potencia de salida máxima. Esta es una de las comúnmente llamadas adaptación de impedancia. Para circuitos puramente resistivos, esta conclusión se aplica igualmente a los circuitos de baja frecuencia y a los de alta frecuencia. Cuando el circuito de CA contiene impedancia capacitiva o inductiva, la conclusión cambia, es decir, la parte real de la fuente de señal y la impedancia de carga deben ser iguales y la parte imaginaria es opuesta. Esta es la llamada adaptación perfecta del estrangulador. En los circuitos de baja frecuencia, generalmente no consideramos la coincidencia de la línea de transmisión, solo la situación entre la fuente de la señal y la carga. Debido a que la longitud de onda de la señal de baja frecuencia es muy larga en comparación con la línea de transmisión, la línea de transmisión. Puede considerarse como una "línea corta" y no es necesario considerar la reflexión (se puede entender de esta manera: debido a que la línea es corta, incluso si se refleja, la señal original sigue siendo la misma). No es necesario considerar la reflexión (se puede entender de esta manera: debido a que la línea es corta, incluso si se refleja, seguirá siendo la señal original). Del análisis anterior, podemos sacar la siguiente conclusión: si se requiere una gran corriente de salida, seleccione una carga pequeña R, si se requiere un voltaje de salida grande, seleccione una carga grande R si se requiere la potencia de salida máxima, luego elija; una resistencia R que coincida con la resistencia interna de la fuente de señal. A veces, la falta de coincidencia de impedancia tiene otro significado. Por ejemplo, la salida de algunos instrumentos está diseñada bajo condiciones de carga específicas. Si las condiciones de carga cambian, es posible que no alcance el valor original. El rendimiento original, en este momento también lo llamamos desajuste de impedancia. En circuitos de alta frecuencia, también debemos considerar cuestiones de reflexión. Cuando la frecuencia de la señal es muy alta, la longitud de onda de la señal es muy corta. Cuando la longitud de onda es lo suficientemente corta como para compararla con la longitud de la línea de transmisión, la señal reflejada superpuesta a la señal original cambiará la forma de la señal. señal original. Si la impedancia característica de la línea de transmisión no es igual a la impedancia de carga (es decir, no coincide), se producirán reflexiones en el extremo de la carga. Por qué el desajuste de impedancia produce reflexión y la solución de la impedancia característica implica la solución de ecuaciones diferenciales parciales de segundo orden, por lo que no entraremos en detalles aquí. Si está interesado, puede consultar la teoría de la línea de transmisión en libros sobre campos electromagnéticos y microondas. La impedancia característica de una línea de transmisión (también llamada impedancia característica) está determinada por la estructura y el material de la línea de transmisión y no tiene nada que ver con la longitud de la línea de transmisión ni con la amplitud y frecuencia de la señal. Por ejemplo, el cable coaxial comúnmente usado para CCTV tiene una impedancia característica de 75 Ω, mientras que el cable coaxial comúnmente usado para algunos equipos de radiofrecuencia tiene una impedancia característica de 50 Ω. Otra línea de transmisión comúnmente utilizada es una línea paralela plana con una impedancia característica de 300 Ω, que se usa comúnmente en soportes de antenas de TV en áreas rurales como alimentadores para antenas Yagi. Dado que la impedancia de entrada de RF del televisor es de 75 Ω, una línea de alimentación de 300 Ω no puede igualarla. ¿Cómo resolver este problema en la práctica? No sé si has notado que en la documentación de accesorios de tu televisor hay un convertidor de impedancia de 300 Ω a 75 Ω (un embalaje de plástico con un enchufe redondo en un extremo, aproximadamente del tamaño de dos pulgares). En su interior hay en realidad un transformador de línea de transmisión que convierte la impedancia de 300 Ω a 75 Ω para que pueda combinarse. Cabe destacar que la impedancia característica no es un concepto de resistencia como la entendemos habitualmente. No tiene nada que ver con la longitud de la línea de transmisión y no se puede medir con un óhmetro. Para evitar la reflexión, la impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión deben ser iguales. Esta es la adaptación de impedancia de la línea de transmisión. ¿Qué consecuencias adversas ocurrirán si la impedancia no coincide? Si la impedancia no coincide, se formará una reflexión, no se podrá transmitir energía y se reducirá la eficiencia en la línea de transmisión (en términos simples, la señal es fuerte en algunos lugares y débil en otros lugares); lo que resulta en una reducción en la capacidad de potencia efectiva de la línea de transmisión. No se puede emitir energía e incluso el equipo transmisor puede dañarse. Si la línea de señal de alta velocidad en la placa de circuito no coincide con la impedancia de carga, se producirán oscilaciones, interferencias de radiación, etc. Cuando las impedancias no coinciden, ¿qué métodos se pueden utilizar para hacerlo? Primero, considere usar un transformador para realizar la transformación de impedancia, como el del ejemplo de TV anterior. En segundo lugar, considere el uso de capacitores o inductores en serie/paralelo, que a menudo se usan al depurar circuitos de RF.

En tercer lugar, considere usar resistencias en serie/paralelo. Algunos controladores tienen baja impedancia y se pueden colocar en serie con resistencias adecuadas para coincidir con las líneas de transmisión, como las líneas de señal de alta velocidad, que a veces solo requieren unas pocas decenas de ohmios. Por otro lado, algunos receptores tienen una impedancia de entrada más alta y pueden usar una resistencia paralela para coincidir con la línea de transmisión. Por ejemplo, un receptor de bus 485 generalmente tiene una resistencia coincidente de 120 ohmios en paralelo al final de la línea de datos. Cómo hacer coincidir En resumen, hay dos tipos de adaptación de impedancia, uno es cambiando la fuerza de impedancia (adaptación de circuito de bloque) y el otro es ajustando la longitud de onda de la línea de transmisión (adaptación de línea de transmisión). Para hacer coincidir un conjunto de líneas, primero normalice el valor de impedancia en el punto de carga dividiéndolo por la impedancia característica de la línea de transmisión y luego trace este valor en un gráfico de Smith (círculo de Smith). Cambiar la impedancia Al colocar un capacitor o inductor en serie con una carga, el valor de impedancia de la carga aumentará o disminuirá y los puntos en el gráfico se moverán a lo largo del círculo que representa la resistencia real. Si un capacitor o inductor está conectado a tierra, el punto en el gráfico primero gira 180 grados desde el centro del gráfico, luego se mueve a lo largo del círculo de resistencia y luego gira 180 grados desde el centro. Repita los pasos anteriores hasta que el valor de resistencia sea 1. Simplemente puedes cambiar la impedancia a cero para completar la coincidencia. Ajuste la línea de transmisión Al extender la línea de transmisión desde el punto de carga hasta el punto de origen, los puntos en el gráfico se moverán en sentido contrario a las agujas del reloj a lo largo del centro del gráfico hasta llegar a un círculo con un valor de resistencia de 1. Luego puede agregar un capacitor o inductor para ajustar la impedancia a cero, completar la coincidencia. La adaptación de impedancia es la transmisión de potencia. Para una fuente de alimentación, cuando su resistencia interna es igual a la carga, la potencia de salida es máxima y la impedancia coincide en este momento. Según el teorema de máxima transmisión de potencia, si es de alta frecuencia, no habrá ondas reflejadas. Para los amplificadores de banda ancha normales, la impedancia de salida es de 50 Ω y el circuito de transmisión de potencia debe considerar la adaptación de impedancia. Sin embargo, si la longitud de onda de la señal es mucho mayor que la longitud del cable, es decir, la longitud del cable se puede ignorar, no es necesario. considerar la adaptación de impedancias. La adaptación de impedancia significa que cuando se transmite energía, se requiere que la impedancia de la carga sea igual a la impedancia característica de la línea de transmisión y no se producirá ninguna reflexión durante la transmisión, lo que significa que toda la energía es absorbida por la carga. De lo contrario, habrá pérdida de energía durante la transmisión. Al cablear PCB de alta velocidad, para evitar el reflejo de la señal, se requiere que la impedancia de la línea sea de 50 ohmios. Esta es una aproximación, el coaxial generalmente se especifica como 50 ohmios para banda base, 75 ohmios para banda y 100 ohmios para par trenzado, simplemente redondeado para que coincida. Literalmente, impedancia y resistencia son diferentes, solo la palabra resistencia es la misma, pero ¿qué pasa con la otra palabra resistencia? En pocas palabras, la impedancia es resistencia más reactancia, por eso se llama impedancia más precisamente, la impedancia es la suma vectorial de resistencia, resistencia de capacitancia y resistencia de inductancia; En el mundo de la corriente continua, la obstrucción de la corriente eléctrica por parte de los objetos se llama resistencia. Todas las sustancias del mundo tienen resistencia, pero el valor de la resistencia es diferente. Todas las sustancias del mundo tienen resistencia, pero el valor de resistencia es diferente. Los materiales con baja resistencia se denominan buenos conductores, los materiales con alta resistencia se denominan no conductores y lo que en el campo de la alta tecnología se llama superconductor es algo con una resistencia casi nula. Sin embargo, en el campo de la corriente alterna (CA), además de la resistencia, la capacitancia y la inductancia también obstaculizan el flujo de corriente. Esto se llama reactancia, que significa resistencia al flujo de corriente. La reactancia de condensadores e inductores se llama reactancia capacitiva y reactancia inductiva, denominadas reactancia capacitiva y reactancia inductiva. Su unidad de medida es la misma que la resistencia, ambas son ohmios y su valor está relacionado con la frecuencia de la corriente alterna. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la capacitancia y cuanto mayor es la inductancia, cuanto menor es la frecuencia, mayor es la capacitancia. cuanto menor sea la inductancia. Además, el problema de la resistencia del condensador, la resistencia del inductor y el ángulo de fase se expresa mediante una relación vectorial, por lo que algunas personas dirán: la impedancia es la suma vectorial de la resistencia y la reactancia. La adaptación de impedancia se refiere a un estado de funcionamiento en el que la impedancia de carga y la impedancia interna de la fuente de excitación se adaptan entre sí para obtener la máxima potencia de salida. Para circuitos con diferentes características, las condiciones de coincidencia también son diferentes. En un circuito puramente resistivo, cuando la resistencia de la carga es igual a la resistencia interna de la fuente de excitación, la potencia de salida es máxima. Este estado de funcionamiento se denomina coincidencia y viceversa. Cuando la impedancia de la fuente de excitación y la impedancia de carga contienen componentes de reactancia, para maximizar la potencia de la carga, la impedancia de carga y la resistencia interna deben satisfacer la relación de estrangulación absoluta, es decir, los componentes de resistencia son iguales y los componentes de reactancia son solo iguales en valor pero opuestos en signo. Esta condición de coincidencia se llama coincidencia de estrangulamiento ***. Investigación relacionada En el diseño de alta velocidad, la adaptación de impedancia está relacionada con la calidad de la señal. Se puede decir que la tecnología de adaptación de impedancia es rica y diversa, pero cómo aplicarla de manera más razonable en un sistema específico requiere sopesar muchos factores. Por ejemplo, en el diseño de sistemas, muchos de nosotros utilizamos la coincidencia de series de segmentos de origen. ¿En qué circunstancias se requiere la comparación, qué método de comparación se utiliza y por qué se utiliza este método?

Por ejemplo: la coincidencia diferencial utiliza principalmente la coincidencia de terminal; la coincidencia de reloj utiliza la coincidencia de segmento de origen. 1. Coincidencia de terminales en serie El punto de partida teórico de la coincidencia de terminales en serie es que, bajo la condición de que la impedancia de la fuente de señal sea menor que la impedancia característica de la línea de transmisión, se conecta una resistencia R en serie entre la fuente de señal y la línea de transmisión de modo que que la impedancia de salida de la fuente de señal sea consistente con la impedancia característica de la línea de transmisión, suprimiendo que la señal reflejada desde el lado de la carga se refleje nuevamente. La transmisión de señal después de la coincidencia de terminales en serie tiene las siguientes características: A. Debido a la existencia de la resistencia de coincidencia en serie, la señal de excitación se propaga hasta el extremo de carga con el 50% de su amplitud. B. El coeficiente de reflexión de la señal del extremo de carga es. cerca de +1, por lo que la amplitud de la señal reflejada está cerca de la señal original 50% de la amplitud. C La señal reflejada se superpone a la señal propagada desde la fuente de señal, por lo que la señal recibida en el extremo de la carga tiene aproximadamente la misma amplitud que la señal original. D La señal reflejada en el extremo de la carga se propaga hacia la fuente de señal y es absorbida por. la resistencia coincidente cuando llega a la fuente de señal E La señal reflejada llega a la señal Después de conectar la fuente, la corriente de conducción de la fuente de señal se reduce a 0 hasta la siguiente transmisión de señal. En comparación con la coincidencia en paralelo, la coincidencia en serie no requiere que el controlador de señal tenga una gran capacidad de conducción de corriente. El principio de selección del valor de la resistencia de adaptación de la terminación en serie es simple: se requiere que la suma del valor de la resistencia de adaptación y la impedancia de salida del controlador sea igual a la impedancia característica de la línea de transmisión. Un controlador de señal ideal tiene impedancia de salida cero, los controladores reales siempre tienen una impedancia de salida relativamente pequeña y la impedancia de salida puede variar cuando cambia el nivel de la señal. Por ejemplo, un controlador CMOS con un voltaje de suministro de +4,5 V tiene una impedancia de salida típica de 37 Ω en nivel bajo y 45 Ω en nivel alto [4] el controlador TTL, al igual que el controlador CMOS, tiene una impedancia de salida que varía; con la señal cambia con el tamaño del nivel. Por lo tanto, es imposible que los circuitos TTL o CMOS tengan resistencias coincidentes muy correctas y solo pueden usarse como compromisos. Las redes de señal con topología en cadena no son adecuadas para la coincidencia de terminaciones en serie y todas las cargas deben conectarse al final de la línea de transmisión. De lo contrario, una carga conectada al medio de la línea de transmisión recibirá una forma de onda similar a la forma de onda de voltaje en el punto C en la Figura 3.2.5. Se puede ver en la figura que durante un período de tiempo la amplitud de la señal en el extremo de la carga es la mitad de la amplitud de la señal original. Obviamente, la señal se encuentra en un estado lógico incierto en este momento y el margen de ruido de la señal es muy bajo. La coincidencia de concatenación es el método de coincidencia de terminales más utilizado. La ventaja es que consume poca energía, no aporta carga de CC adicional al controlador, no introduce impedancia adicional entre la señal y tierra y solo requiere un componente de resistencia; 2. Coincidencia de terminales paralelos El punto de partida teórico de la coincidencia de terminales paralelos es que cuando la impedancia del terminal de fuente de señal es grande, al agregar una resistencia en paralelo, la impedancia de entrada del terminal de carga coincide con la impedancia característica de la línea de transmisión para eliminar la Reflexión en el terminal de carga. Las formas de implementación se dividen en dos tipos: resistencia simple y resistencia doble. La transmisión de la señal después de la adaptación en el extremo paralelo tiene las siguientes características: A. La señal de conducción se propaga a lo largo de la línea de transmisión con una amplitud aproximadamente completa B. Todas las reflexiones son absorbidas por la resistencia de adaptación C. La amplitud de la señal recibida en el extremo paralelo. El extremo de carga es aproximadamente la misma que la amplitud de la señal transmitida en el extremo de fuente. En el sistema de circuito real, la impedancia de entrada del chip es alta, por lo que para la forma de resistencia única, el valor de la resistencia en derivación en el extremo de la carga debe ser cercano o igual a la impedancia característica de la línea de transmisión. Suponiendo que la impedancia característica de la línea de transmisión es 50 Ω, el valor de R es 50 Ω. Si el nivel alto de la señal es de 5 V, la corriente de reposo de la señal es de 100 mA. Este tipo de coincidencia en paralelo de una sola resistencia es poco común en los circuitos TTL o CMOS típicos porque estos circuitos tienen muy poca capacidad de accionamiento. Una combinación en paralelo de dos resistencias (también llamada combinación de terminales Davignan) requiere capacidades de accionamiento de corriente más bajas que la versión de una sola resistencia. Esto se debe a que el valor paralelo de las dos resistencias coincide con la impedancia característica de la línea de transmisión y la impedancia de cada resistencia es mayor que la impedancia característica de la línea de transmisión. Teniendo en cuenta la capacidad de conducción del chip, la selección de los dos valores de resistencia debe seguir tres principios: 1) El valor paralelo de las dos resistencias es igual a la impedancia característica de la línea de transmisión ⑵. El valor de resistencia con la línea de alimentación no puede ser demasiado pequeño para evitar enviar una señal de bajo nivel cuando la corriente de conducción es demasiado grande (3). El valor de resistencia entre el cable de tierra y el cable de tierra no puede ser demasiado pequeño para evitar una corriente excesiva cuando la señal es de alto nivel. La ventaja de la coincidencia de terminales en paralelo es que es simple y fácil de implementar; la desventaja obvia es que provocará un consumo de energía de CC: ¿el consumo de energía de CC de una sola resistencia está estrechamente relacionado con el ciclo de trabajo de la señal? El consumo de energía de CC del método de resistencia única está estrechamente relacionado con el ciclo de trabajo de la señal; el método de doble resistencia tiene un consumo de energía de CC independientemente de si la señal es de nivel alto o bajo. Por lo tanto, no es adecuado para sistemas alimentados por baterías que requieren un alto consumo de energía.

Además, el método de resistencia simple no está disponible en los sistemas TTL y CMOS generales debido a las capacidades de control, mientras que el método de resistencia doble requiere dos componentes y tiene requisitos en el área de la placa de circuito impreso, por lo que no es Adecuado para placas de circuito impreso de alta densidad. Por supuesto, existe la coincidencia de terminales de CA; la fijación de voltaje basada en diodos y otros métodos de coincidencia. 2.1 Al transmitir señales de onda cuadrada, las líneas de señal en el sistema digital multicapa pueden entenderse visualmente como tuberías de agua para regar flores. Aplique presión en un extremo de la empuñadura para expulsar el chorro de agua y el otro extremo se conecta al grifo. Cuando la presión ejercida sobre el mango de la tubería de agua es la correcta y el rango de la columna de agua se rocía correctamente en el área objetivo, las dos personas darán y recibirán felices y completarán con éxito la tarea. ¿logro? 2.2 Sin embargo, si usa demasiada fuerza y ​​la columna de agua está demasiado lejos, no solo desperdiciará agua más allá del objetivo, sino que también hará que la fuerte presión del agua no tenga dónde liberarse, lo que provocará que la tubería de agua se separe del objetivo. ¡Toca y rebota hasta la fuente! ¡No solo falló en la misión y sufrió reveses, sino que también fue ridiculizado por sus errores! 2.3 Por otro lado, cuando la empuñadura no se aprieta lo suficiente como para que el alcance sea demasiado cercano, no se logrará el efecto deseado. Demasiado no es suficiente; la cantidad justa es el enfoque correcto. 2.4 Los detalles simples de la vida anteriores se pueden utilizar para ilustrar que la señal de onda cuadrada (señal) está en la línea de transmisión de la placa multicapa (línea de transmisión), que se compone de la línea de señal, la capa dieléctrica y la capa de tierra. transferencia rápida. En este momento, la línea de transmisión (las más comunes incluyen cable coaxial, línea Microstrip o línea Strip, etc.) se considera como una manguera y la presión ejercida sobre el tubo es como el "receptor" en la placa de circuito. "El componente generalmente está conectado en paralelo a la resistencia Gnd, que se puede usar para ajustar la impedancia característica (impedancia característica) del terminal para satisfacer las necesidades internas del componente receptor. 3. Tecnología de control 3.1 De lo anterior se puede ver que cuando la "señal" viaja a lo largo de la línea de transmisión y llega al final de la línea, para ingresar al elemento receptor (como CPU o Meomery y otros circuitos integrados de diferentes tamaños ) para funcionar, la línea de señal en sí tiene "impedancia característica", debe coincidir con la "impedancia característica" al final de la línea y los componentes finales deben ajustarse. La "impedancia característica" de la propia línea de señal debe coincidir con la impedancia electrónica dentro del componente terminal, para que la tarea no falle en vano. En cuanto a la correcta ejecución de las instrucciones, es necesario reducir la interferencia de ruido y evitar operaciones incorrectas. Una vez que no coincidan entre sí, una pequeña cantidad de energía rebotará hacia el "extremo de transmisión", provocando el problema del ruido reflejado (ruido). 3.2 Cuando el diseñador establece la impedancia característica (Z0) de la línea de transmisión en 28 ohmios, la resistencia de conexión a tierra (Zt) del controlador terminal también debe ser de 28 ohmios. Esto puede ayudar a que la línea de transmisión mantenga Z0 y estabilice el diseño general en. Valor de 28 ohmios. Solo en esta situación de coincidencia Z0 = Zt la eficiencia de transmisión de la señal será la más alta y su "Integridad de la señal" (Integridad de la señal, un término especial para la calidad de la señal) también será la mejor. Impedancia característica 4.1 Cuando una señal de onda cuadrada se transmite hacia adelante con una señal de voltaje positivo de alto nivel en la línea de señal de la combinación de líneas de transmisión, la capa de referencia más cercana (como la capa de tierra) teóricamente debe tener El campo eléctrico inducido por el negativo La señal de voltaje va acompañada de la dirección positiva (igual a la ruta de retorno de la señal de voltaje positivo en la dirección inversa), completando así un sistema de bucle completo. sistema de bucle. Si el tiempo de vuelo de la "señal" directa se congela temporalmente, puede imaginarse la influencia que afectan las líneas de señal, las capas dieléctricas, las capas de referencia, etc. *** Expresada en impedancia instantánea (Impedancia instantánea), se trata de la denominada "impedancia característica". Esto se llama "impedancia característica". Por lo tanto, la "impedancia característica" está relacionada con el ancho de línea (w), el espesor de la línea (t), el espesor dieléctrico (h) y la constante dieléctrica (Dk) de la línea de señal. 4.2 Consecuencias de una mala adaptación de impedancias Dado que el término "impedancia característica" (Z0) de las señales de alta frecuencia es muy largo, generalmente se le llama "impedancia". Los lectores deben tener en cuenta que esto no es exactamente lo mismo que el valor de impedancia (Z) de la corriente alterna de baja frecuencia (60 Hz) en sus conductores (no en las líneas de transmisión).

Cuando el Z0 de toda la línea de transmisión de un sistema digital se puede gestionar y controlar adecuadamente dentro de un cierto rango (±10% o ±5%), una buena calidad de la línea de transmisión puede minimizar el ruido y evitar fallas. Sin embargo, cuando cualquiera de las cuatro variables (w, t, h, r) de Z0 en la línea de microcinta mencionada anteriormente es anormal, por ejemplo, cuando aparece un espacio en la línea de señal, el Z0 original aumentará repentinamente (ver arriba ). El hecho de que Z0 sea inversamente proporcional a W en la fórmula) no puede continuar manteniendo la estabilidad y uniformidad (continuidad) que debe mantenerse. En este momento, la energía de la señal inevitablemente rebotará y se reflejará en parte hacia adelante y en parte hacia atrás. Desaparecido. De este modo se pueden evitar ruidos y averías. Por ejemplo, una tubería de agua utilizada para regar flores es repentinamente pisada, causando anomalías en ambos extremos de la tubería de agua. Este es un buen ejemplo del problema de mala adaptación de impedancia mencionado anteriormente. 4.3 La falta de coincidencia de impedancia causa ruido. El rebote en la energía de la señal descrito anteriormente causará que una señal de onda cuadrada que de otro modo sería de buena calidad se distorsione inmediatamente de manera anormal (es decir, un sobreimpulso hacia arriba de alta alineación y un sobreimpulso descendente de baja alineación, seguido de un zumbido en ambos). Este ruido de alta frecuencia es suficiente para provocar fallos de funcionamiento, y cuanto más rápida sea la velocidad del pulso, más fuerte será el ruido y más fácil será provocar errores. ¿Se debe considerar siempre la adaptación de impedancias? En un amplificador de banda ancha normal, dado que la impedancia de salida es de 50 Ω, se requiere una adaptación de impedancia en el circuito de suministro de energía. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, cuando la relación entre la longitud del cable y la longitud de onda de la señal es insignificante, no se requiere la adaptación de impedancia. Considerando que la frecuencia de la señal es de 1MHz, su longitud de onda es de 300m en aire y de unos 200m en cable coaxial. En los cables coaxiales, que suelen tener aproximadamente 1 m de longitud, este rango es completamente insignificante.