Войти
Входное сопротивление электрической сети является мерой сопротивления току (импеданс ), статический (сопротивление ) и динамический (реактивное сопротивление ), в сеть нагрузки, которая является внешней по отношению к источнику электроэнергии. Входная проводимость (1 / импеданс) является мерой склонности нагрузки потреблять ток. Сеть-источник - это часть сети, которая передает мощность, а сеть нагрузки - это часть сети, которая потребляет энергию.
Схема слева от центрального набора открытых кружков моделирует схему источника, а схема справа моделирует подключенную схему. Z S - это выходное сопротивление, воспринимаемое нагрузкой, а Z L - входное сопротивление, воспринимаемое источником. Если сеть нагрузки была заменена устройством с выходным сопротивлением, равным входному сопротивлению сети нагрузки (эквивалентная схема), Характеристики сети «источник-нагрузка» будут такими же с точки зрения точки подключения. Таким образом, напряжение на входных клеммах и ток через них будут идентичны выбранной сети нагрузки.
Следовательно, входное сопротивление нагрузки и выходное сопротивление источника определяют, как изменяются ток и напряжение источника.
В эквивалентной схеме Тевенина электрической сети используется концепция входного сопротивления для определения полного сопротивления эквивалентной цепи.
Если бы создать схему с эквивалентными свойствами на входных клеммах, поместив входное сопротивление на нагрузку цепи и выходное сопротивление последовательно с источником сигнала, Закон Ома можно использовать для вычисления передаточной функции.
Значения входного и выходного сопротивления часто используются для оценки электрического КПД сетей, разбивая их на несколько ступеней и оценивая эффективность взаимодействия между каждой ступенью независимо.. Чтобы минимизировать электрические потери, выходной импеданс сигнала должен быть незначительным по сравнению с входным сопротивлением подключаемой сети, поскольку коэффициент усиления эквивалентен отношению входного сопротивления к общему сопротивлению (входное сопротивление + выходное сопротивление). В этом случае
В цепях переменного тока , несущих мощность, потери из-за реактивной составляющей импеданса могут быть значительными. Эти потери проявляются в явлении, называемом фазовым дисбалансом, когда ток не совпадает по фазе (отстает или опережает) с напряжением. Следовательно, произведение тока и напряжения меньше, чем было бы, если бы ток и напряжение были в фазе. В случае источников постоянного тока реактивные цепи не влияют, поэтому коррекция коэффициента мощности не требуется.
Для моделируемой схемы с идеальным источником, выходным сопротивлением и входным сопротивлением; входное реактивное сопротивление схемы может иметь размер, равный отрицательному выходному реактивному сопротивлению источника. В этом сценарии реактивная составляющая входного импеданса нейтрализует реактивную составляющую выходного импеданса в источнике. Полученная эквивалентная схема является чисто резистивной по своей природе, и отсутствуют потери из-за фазового дисбаланса в источнике или нагрузке.
Условие передачи максимальной мощности гласит, что для данного источника максимальная мощность будет передаваться, когда сопротивление источника равно сопротивлению нагрузки и коэффициент мощности корректируется путем компенсации реактивного сопротивления. Когда это происходит, говорят, что цепь комплексно-сопряженная согласована с импедансом сигналов. Обратите внимание, что это максимизирует только передачу мощности, но не эффективность схемы. Когда передача мощности оптимизирована, схема работает только с КПД 50%.
Формула для комплексно-сопряженного сопоставления:
Когда нет реактивного компонента, это уравнение упрощается до 
Когда характеристический импеданс линии передачи, 
В современной обработке сигналов, такие устройства, как операционные усилители , имеют входной импеданс на несколько порядков выше, чем выходной импеданс устройства-источника, подключенного к этому входу. Это называется мостовым подключением по сопротивлению. Потери из-за входного импеданса (потерь) в этих цепях будут минимизированы, а напряжение на входе усилителя будет близким к напряжению, как если бы цепь усилителя не была подключена. Когда используется устройство, входной импеданс которого может вызвать значительное ухудшение сигнала, часто используется устройство с высоким входным импедансом и низким выходным сопротивлением, чтобы минимизировать его влияние. Повторитель напряжения или трансформаторы согласования импеданса часто используются для этих эффектов.
Входное сопротивление для усилителей с высоким сопротивлением (например, электронных ламп, усилителей на полевых транзисторах и операционных усилителей ) часто указывается. как сопротивление, параллельное емкости (например, 2,2 МОм ∥ 1 пФ ). Предварительные усилители, разработанные для высокого входного импеданса, могут иметь немного более высокое эффективное шумовое напряжение на входе (при обеспечении низкого эффективного шумового тока) и, следовательно, несколько более шумные, чем усилитель, разработанный для конкретного источника с низким импедансом, но в целом Конфигурация источника с относительно низким импедансом будет более устойчива к шумам (особенно гудение от сети ).
Отражения сигнала, вызванные несоответствием импеданса на конце линии передачи, могут привести к искажению и потенциальному повреждению схемы управления.
В аналоговых видеосхемах несоответствие импеданса может вызвать "двоение", когда задержанное по времени эхо основного изображения появляется как слабое и смещенное изображение (обычно справа от основного изображения). В высокоскоростных цифровых системах, таких как HD-видео, отражения приводят к помехам и потенциально искажают сигнал.
Стоячие волны, создаваемые рассогласованием, представляют собой периодические области с напряжением выше нормального. Если это напряжение превышает прочность диэлектрического пробоя изоляционного материала линии, возникает дуга. Это, в свою очередь, может вызвать реактивный импульс высокого напряжения, который может вывести из строя последний выходной каскад передатчика.
В ВЧ-системах типичные значения для полного сопротивления линии и оконечной нагрузки составляют 50 Ом и 75 Ом.
Для максимальной передачи мощности для радиочастотных систем питания цепи должны быть комплексное сопряжение, согласованное на всем протяжении, от выхода передатчика через линию передачи (симметричная пара, коаксиальный кабель или волновод) до антенная система, которая состоит из устройства согласования импеданса и излучающего элемента (ов).
