Utgångsimpedans

Utgångsimpedansen från ett elektriskt nätverk är måttet på motståndet mot strömflödet (impedans), både statiskt ( resistans internt ) och dynamiskt ( reaktans ), in i det belastningsnät som ansluts och som är i den elektriska källan. Utgångsimpedansen är ett mått på källans benägenhet att falla i spänning när belastningen drar ström, källnätet är den del av nätet som sänder och belastningsnätet är den del av nätet som förbrukar.

På grund av detta kallas utgångsimpedansen ibland som källimpedansen eller intern impedans .

Kretsen till vänster om den centrala uppsättningen öppna cirklar modellerar källkretsen, medan kretsen till höger modellerar den anslutna kretsen. Z _S är utgångsimpedansen sett av belastningen, och ZL är ingångsimpedansen sett av källan _.

Beskrivning

Alla enheter och anslutningar har motstånd och reaktans som inte är noll, och därför kan ingen enhet vara en perfekt källa. Utgångsimpedansen används ofta för att modellera källans svar på strömflödet. En del av enhetens uppmätta utgångsimpedans kanske inte finns fysiskt i enheten; vissa är artefakter som beror på källans kemiska, termodynamiska eller mekaniska egenskaper. Denna impedans kan föreställas som en impedans i serie med en idealisk spänningskälla , eller parallell med en idealisk strömkälla ( se : Serie- och parallellkretsar ).

Källor modelleras som ideala källor (ideala betydelsekällor som alltid behåller det önskade värdet) i kombination med deras utimpedans. Utgångsimpedansen definieras som denna modellerade och/eller verkliga impedans i serie med en idealisk spänningskälla. Matematiskt kan ström- och spänningskällor omvandlas till varandra med hjälp av Thévenins sats och Nortons sats .

I fallet med en icke-linjär enhet , såsom en transistor , hänvisar termen "utgångsimpedans" vanligtvis till effekten på en signal med liten amplitud, och kommer att variera med transistorns förspänningspunkt , det vill säga med likströmmen ( DC) och spänning som appliceras på enheten.

Mått

Källresistansen för en rent resistiv anordning kan experimentellt bestämmas genom att allt mer ladda anordningen tills spänningen över belastningen (AC eller DC) är hälften av den öppna kretsspänningen. Vid denna tidpunkt är belastningsmotståndet och det inre motståndet lika.

Det kan mer exakt beskrivas genom att hålla reda på kurvorna för spänning och ström för olika belastningar och beräkna resistansen från Ohms lag . (Det interna motståndet kanske inte är detsamma för olika typer av belastning eller vid olika frekvenser, särskilt i enheter som kemiska batterier.)

Den generaliserade källimpedansen för en reaktiv (induktiv eller kapacitiv) källenhet är mer komplicerad att bestämma och mäts vanligtvis med specialiserade instrument snarare än att ta många mätningar för hand.

Ljudförstärkare

Den verkliga utgångsimpedansen (Z _S ) för en effektförstärkare är vanligtvis mindre än 0,1 Ω, men detta anges sällan. Istället är den "dold" inom dämpningsfaktorparametern , som är:

$DF={\frac {Z_{\mathrm {L} }}{Z_{\mathrm {S} }}}$

Lösning för Z _S ,

$Z_{\mathrm {S} }={\frac {Z_{\mathrm {L} }}{DF}}$

ger den lilla källimpedansen (utgångsimpedansen) för effektförstärkaren. Detta kan beräknas från _högtalarens ZL (vanligtvis 2, 4 eller 8 ohm) och det givna värdet på dämpningsfaktorn.

I allmänhet i ljud och hifi är ingångsimpedansen för komponenter flera gånger (tekniskt sett mer än 10) utgångsimpedansen för enheten som är ansluten till dem. Detta kallas impedansbryggning eller spänningsbryggning.

I detta fall Z _L >> Z _S , (i praktiken:) DF > 10

I video-, RF- och andra system är impedanserna för ingångar och utgångar desamma. Detta kallas impedansmatchning eller en matchad anslutning.

I detta fall är _ZS = ZL , _DF = 1/1 = 1 .

Den faktiska utgångsimpedansen för de flesta enheter är inte densamma som den nominella utgångsimpedansen. En effektförstärkare kan ha en nominell impedans på 8 ohm, men den faktiska utimpedansen kommer att variera beroende på kretsförhållandena. Den nominella utgångsimpedansen är den impedans i vilken förstärkaren kan leverera sin maximala effekt utan att misslyckas.

Batterier

Intern resistans är ett koncept som hjälper till att modellera de elektriska konsekvenserna av de komplexa kemiska reaktionerna inuti ett batteri . Det är omöjligt att direkt mäta ett batteris inre resistans, men det kan beräknas från ström- och spänningsdata mätt från en krets. När en belastning appliceras på ett batteri kan det interna motståndet beräknas från följande ekvationer:

${\begin{aligned}R_{B}&=\left({\frac {Vs}{I}}\right)- R_{L}\\&={\frac {V_{S}-V_{L}}{I}}\end{aligned}}$

var

$R_{B}$ är batteriets inre resistans

$V_{S}$ är batterispänningen utan belastning

$V_{L}$ är batterispänningen med en belastning

$R_{L}$ är den totala resistansen för kretsen

$I$ är den totala strömmen som tillförs av batteriet

Internt motstånd varierar med ett batteris ålder, men för de flesta kommersiella batterier är det interna motståndet i storleksordningen 1 ohm.

När det går en ström genom en cell är den uppmätta emk lägre än när det inte levereras någon ström från cellen. Anledningen till detta är att en del av den tillgängliga energin i cellen används för att driva laddningar genom cellen. Denna energi slösas bort av det så kallade "inre motståndet" i den cellen. Denna bortkastade energi visar sig som förlorad spänning. Internt motstånd är r = (E − $V_{L}$ )/I .

Se även

• Impedans
• Ingångsimpedans
• Nominell impedans
• Dämpningsfaktor
• Spänningsdelare
• Tidig effekt liten signal modell
• Motsvarande serieresistans
• Effektvinst

•   Tocci, Ronald J. (1975). "11". Fundamentals of electronic devices (2nd ed.). Merrill. s. 243–246. ISBN 978-0-675-08771-1 . Hämtad 27 oktober 2011 .

externa länkar

• Beräkning av dämpningsfaktorn och dämpningen av impedansbryggning