Почему высокий входной импеданс хорош?

«Лучшее» значение импеданса зависит от ситуации и применения.

Когда уместно иметь или нуждаться в высоком импедансе, это происходит потому, что это приближение к бесконечному импедансу.

Вход, приложенный к источнику сигнала, действует как делитель напряжения.
Vout = Vsignal x Zinput / (Zsource + Zinput)
Чтобы не загружаться, Zsiganl равен нулю (низкий или нулевой выход импеданса) и / или Zinput = бесконечен.
«Достаточно высокая» — это практическая версия «Бесконечно»

Насколько большой «подходящий» размер зависит от применения.

Сеть переменного тока имеет полное сопротивление ниже 1 Ом (обычно). Измерительный прибор с сопротивлением 1000 Ом и сопротивлением по току около 100 мА !!!! от 110 В переменного тока, но в процессе будет заряжать его только до уровня ниже 0,1 Вольт. Тестовый измеритель с входным сопротивлением 1 МОм потреблял около 100 мкА, что было бы гораздо более приемлемым.

Для источников с высоким импедансом «соответственно» должен быть достаточно большим.

Вход с высоким импедансом накладывает очень небольшую нагрузку на сигнал, который на него подается.
Таким образом, он не понижает его по уровню (или не сильно). очень высокий импеданс и часто используется в качестве входного каскада цепи усилителя.Зонд pH, используемый для измерения кислотности и щелочности раствора, мат имеет выходной импеданс от 10 до 100 мегагом. Его уровень напряжения является прямой мерой рН. Таким образом, все, что стремится измерить напряжение, должно стараться не изменять его в процессе. Зонд для измерения напряжения будет эффективно действовать как делитель напряжения. Сопротивление зонда должно быть >> измеренным импедансом, если нагрузка не должна происходить.

Датчик, который в 256 раз превышает полное сопротивление измеряемой цепи, вызовет 1-битную ошибку в 8-битной системе.
Датчик, который в 4096 раз превышает полное сопротивление измеряемой цепи, вызовет 1-битную ошибку в 12-битной системе.

Таким образом, чтобы измерить с 1 битом в 256 = 1 бит в 8-битной системе с импедансом источника 1 МОм, вам нужно входное сопротивление 256 МОм. Для источника на 10 МОм необходим входной импеданс 2,6 Гигона. А для 100 мегагерц нам нужно … !!!

В соответствии с формулой выше, для выходов низкий импеданс является хорошим, идеальным является нулевой импеданс (идеальный источник напряжения).

Тогда есть особый случай согласованных импедансов, когда источник и вход совпадают. Половина сигнала рассеивается на входе, а половина на выходе (при условии, что в противном случае соединение без потерь), НО нет отражений из-за несоответствия импеданса. Совершенно новый предмет для другого времени.

Входной импеданс против входного тока смещения

3 сентября 2018

Статья является частью руководства, посвященного практическим аспектам и особенностям проектирования электроники с использованием операционных усилителей (ОУ) – от выбора типа ОУ до тайных приемов опытного разработчика и хитростей отладки. Руководство написано Брюсом Трампом, инженером-разработчиком с почти тридцатилетним стажем, успевшим до Texas Instruments поработать в легендарной компании Burr-Brown. В настоящее время Трамп является ведущим блогером информационного ресурса Texas Instruments “E2E” по аналоговой тематике и готовит к печати книгу об операционных усилителях.

Мы публикуем перевод руководства Трампа на нашем сайте регулярно – дважды в месяц.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых глав

Когда я помогаю выбирать операционные и инструментальные усилители, то часто слышу фразу: «Мне требуется по-настоящему высокий входной импеданс».

На самом деле входное сопротивление редко доставляет настоящие проблемы. (Входная емкость, реактивная часть входного импеданса – другое дело). Вместо этого чаще всего требуется малый входной ток смещения (input bias current, I

B). Да, эти параметры связаны между собой, но есть важные отличия. Давайте с ними разберемся.

Самая простая модель входа может быть представлена в виде схемы с параллельным включением источника тока (входной ток смещения) и входного резистора (рисунок 15). Наличие резистора приводит к тому, что ток меняется при изменении напряжения. Входной ток смещения – это входной ток, измеренный при конкретном входном напряжении, обычно – при напряжении средней точки.

Рис. 15. Простейшая модель входа ОУ

Входное сопротивление является мерой изменения входного тока при изменении входного напряжения. Ток входного смещения может быть на уровне одного ампера, а входное сопротивление – по-прежнему иметь чрезвычайно высокое значение.

Компания Texas Instruments часто приводит типовой график зависимости входного тока смещения от синфазного напряжения. Несколько примеров показано на рисунке 16: как видим, данная зависимость – это не совсем прямая линия. Обратите внимание, что OPA211 – операционный усилитель с биполярными входами (bipolar junction transistor, BJT) со встроенной схемой компенсации входного тока смещения. Схема компенсации значительно уменьшает ток смещения, который, тем не менее, все еще остается довольно значительным. Входной ток смещения OPA211 и высокий уровень шума делают его непригодным для работы с источниками сигнала с собственным сопротивлением более 10 кОм. Однако входное сопротивление этого ОУ 1,3 ГОм редко становится источником проблем.

Рис. 16. Зависимость входного тока смещения от синфазного напряжения

ОУ OPA320 – КМОП-усилитель, имеющий сверхмалый входной ток смещения, который, в первую очередь, определяется токами утечки встроенной схемы защиты от электростатического разряда (ESD). Эти токи утечки достигают максимума вблизи граничных значений диапазона входных напряжений. Когда требуется обеспечить очень малый входной ток смещения, лучше всего выбирать КМОП ОУ и ОУ на базе полевых транзисторов с управляющим pn-переходом (JFET op amp). Конечно, для них входное сопротивление также велико, но, как правило, это не является самым важным фактором при выборе усилителя.

Существует несколько причин, по которым большой входной ток смещения играет отрицательную роль в точных аналоговых схемах. Протекая через сопротивление источника сигнала или через сопротивление цепи обратной связи, он формирует входное напряжение смещения I_B·R_S. При протекании этого тока через некоторые типы датчиков и химические элементы, такие, например, как pH-зонды, он может поляризовать электроды, приводить к появлению погрешностей и даже неустранимых повреждений. В схеме интеграторов входной ток смещения будет заряжать конденсатор интегрирующей цепочки, что вызовет нарастание выходного напряжения при нулевом входном сигнале.

В зависимости от степени чувствительности схемы ко входному току смещения, величина этого тока может стать решающим фактором при выборе усилителя. Следует обязательно ознакомиться с типовыми графиками зависимости входного тока смещения от входного напряжения ОУ, особое внимание уделяя целевому диапазону напряжений. Влияние нагрева на поведение ОУ с КМОП и JFET-входами может быть очень значительным, так как ток смещения для них обычно резко возрастает с повышением температуры.

Оригинал статьи

Список ранее опубликованных глав

1. Диапазоны входных и выходных рабочих напряжений ОУ. Устраняем путаницу
2. Что нужно знать о входах rail-to-rail
3. Работа с напряжениями близкими к земле: случай однополярного питания
4. Напряжение смещения и коэффициент усиления с разомкнутым контуром обратной связи — двоюродные братья
5. SPICE-моделирование напряжения смещения: как определить чувствительность схемы к напряжению смещения
6. Где выводы подстройки? Некоторые особенности выводов коррекции напряжения смещения

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

impedance — Почему высокий входной импеданс хорош?

«Лучшее» значение импеданса зависит от ситуации и применения.

Когда целесообразно иметь или нуждаться в высоком импедансе, это потому, что оно является приближением к бесконечному импедансу.

Вход, подаваемый на источник сигнала, действует как делитель напряжения.
Vout = Vsignal x Zinput /(Zsource + Zinput)
Для того, чтобы не загружать ни Zsiganl, ни нуль (низкий или не имеющий выхода из строя) и /или Zinput = бесконечный.
 «Подходящим высоким» является практическая версия бесконечного, было бы хорошо ».

Насколько велика «подходящая» зависимость зависит от приложения.

Сеть переменного тока имеет импеданс хорошо под 1 Ом (обычно). Измерительный счетчик с 1000 Ом помещается в 100 мА !!!! от сети 110 В переменного тока, но будет загружать его только до 0,1 вольт в процессе. Тест-метр с входным сопротивлением 1 МОм набрал бы около 100 мкАм, что было бы гораздо более приемлемым.

Для источников с высоким импедансом «подходящим образом» должно быть достаточно большим.
 Вход с высоким импедансом очень мало нагружает сигнал, который применяется к нему.
 Таким образом, он не уменьшает его на уровне (или не много).  Буфер единственного усиления обычно имеет очень высокий импеданс и часто используется в качестве входного каскада для цепи усилителя. Датчик pH, используемый для измерения кислотности и щелочности раствора, имеет выходной импеданс от 10 до 100 мс. Уровень напряжения является прямым показателем рН. Поэтому все, что стремится измерить напряжение, должно стараться не изменять его в процессе. Датчик измерения напряжения будет эффективно действовать как делитель напряжения. Импеданс зонда должен быть>>> измеренный импеданс, если загрузка не произойдет.

Зонд, который в 256 раз превышает импеданс измеряемой цепи, приведет к 1-битной ошибке в 8-разрядной системе.
Зонд, который в 4096 раз превышает импеданс измеряемой цепи, приведет к 1-битной ошибке в 12-разрядной системе.

Таким образом, для измерения с 1 бит в 256 = 1 бит в 8-разрядной системе с импедансом источника 1 МОм вам потребуется входное сопротивление 256 мегатонов. Для источника с 10 мегатомами вам потребуется входной импеданс 2,6 Gigohn. И для 100 Megohm ource вам нужно … !!!

В соответствии с приведенной выше формулой для выходов LOW-импеданс хорош, при этом идеальный импеданс равен нулю (идеальный источник напряжения).

Тогда существует специальный случай согласованных импедансов, где источник и входные данные одинаковы. Половина сигнала рассеивается в INPUT и наполовину на выходе (при условии отсутствия соединения без потерь), но нет отражений из-за несоответствия импеданса. Весь новый предмет в другое время.

ИМПЕДАНС — это… Что такое ИМПЕДАНС?

(англ, impedance, от лат. impedio — препятствую) (комплексное сопротивление) — аналог электрич. сопротивления для гармонич. процессов. Различают И. элемента цепи перем. тока (И. двухполюсника) н И. к.-л. поверхности в монохроматич. эл.-магн. поле (полевой И., поверхностный И.).Понятие И. было введено в электродинамику О. Хевисайдом (О. Heaviside) и О. Лоджем (О. Lodge), понятие полевого И.- С. Щелкуновым (S. Schelkunoff, 1938). Импедансные характеристики используют не только в электродинамике, их вводят для описания линий передачи волновых возмущений любой природы (см., напр., Импеданс акустический).
Импеданс двухполюсника. В теории электрич. цепей любую часть цепи, состоящую из пассивных линейных элементов (таких, как сопротивления r, индуктивности L,ёмкости С, трансформаторы) и имеющую две точки (полюса) подключения к остальной цепи (рис. 1), в случае квазистационарных гармонич. процессов с зависимостью от временя ~exp(iwt) можно рассматривать как пассивный двухполюсник, все внеш. свойства к-рого описываются одной комплексной величиной Z, наз. И. двухполюсника и равной

Z (w) = V/I =R(w) + iX(w).

Рис. 1. Электрическая цепь, включающая пассивные линейные элементы и имеющая два полюса: a — схема цепи; б — эквивалентный двухполюсник с импедансом Z(w).

Здесь V — комплексная амплитуда напряжения между полюсами 1 и 2, I — комплексная амплитуда тока в направлении от полюса 1 к полюсу 2; R — веществ. часть импеданса (активное сопротивление), X — мнимая часть И. (реактивное сопротивление, реактанс). Модуль И. |Z|=(R²+X²)^1/2 наз. полным сопротивлением двухполюсника. В СИ И. измеряется в Омах, в Гаусса системе единиц имеет размерность, обратную скорости. Иногда наряду с И. Z используют обратную ему величину s=Z^-1, наз. адмитансом. Р (средняя за период колебаний Т=2p/w )выражается соотношениемР =R|I|²/2.Реактанс характеризует величину энергии, пульсирующей с частотой 2w (и потому в среднем за период равной нулю), накапливаемой в двухполюснике и отдаваемой обратно источнику. Знак реактанса определяется зависимостью от времени: в технике и прикладной физике (и в данной статье) полагают еёв теоретич. В случае чисто индуктивного двухполюсника ( индуктивное сопротивление) Х=Х _L=wL (в СИ; в системе единиц Гаусса X_L=c^-2wL), а для чисто ёмкостного (ёмкостное сопротивление) Х=Хс=-(wС)^-1. Различие в знаках порождается дуальной асимметрией Максвелла уравнений (Е «H, Н «-E )и отражает соотношение между фазами напряжений и токов: ток в идеальной катушке самоиндукции отстаёт по фазе на p/2 от приложенного напряжения, а ток через идеальный конденсатор опережает па тот же угол напряжение, создаваемое на его обкладках. Правила сложения И. при последоват. и параллельном их соединении такие же, как и в случае обычных омических сопротивлений: при последоват. соединении двухполюсников складываются И. Z, а при параллельном — адмитансы Z^-l. Напр., для двухполюсника, изображённого на рис. la, имеем:

Z^-1 = (r+ iwL)^-1+iwC.

Матрица импеданса. Разветвлённую электрич. цепь, имеющую более двух точек подключения, наз. многополюсником [если число пар точек подключения (входов) равно N, то цепь наз. 2N -полюсником]. На входах многополюсника должны быть заданы направления отсчёта напряжений и токов (рис. 2). Если многополюсник включает в себя только линейные, пассивные ивзаимные элементы, то для квазистационарных гармонич. процессов все его внеш. свойства описываются матрицей импеданса ||Z_ab||, связывающей комплексные амплитуды напряжений и токов на входах при произвольном подключении к когерентным источникам:

Напр., для четырёхполюсника, изображённого на рис. 3, а, элементы матрицы И. равны: Z₁₁=Z₁+Z₃,Z₂₂=Z₂+Z₃, Z₁₂=Z₂₁=Z₃. В силу взаимности принципа матрица ||Z_ab|| симметрична, т. е. Z_ab=Z_ba
Входной импеданс. Свойства многополюсников можно описать и с помощью т. н. входных И. отд. входов.

Рис. 2. Многополюсник, все внешние свойства которого задаются матрицей импеданса ||Z||.

Рис. 3. Четырёхполюсник: a — эквивалентная схема; б — схема для определения входного импеданса.

При этом по отношению к выбранному входу многополюсник рассматривают как двухполюсник, а все остальные входы считают нагруженными произвольными И. Z _нb. Поэтому входные И. являются ф-циями не только частоты, но и нагрузочных И. Так, для четырёхполюсника, приведённого на рис. 3:

Для согласования произвольной нагрузки Z _н с источником, имеющим внутр. И. Z _вн, используют недиссипативные четырёхполюсники (без поглощающих элементов), добиваясь выполнения условия Z _вх(Z _н)=Z* _вн (* означает комплексное сопряжение). При этом достигается макс. передача энергии от источника к нагрузке (кпд равен 50%, остальная энергия поглощается внутри источника). Если требуется обеспечить высокий кпд передачи, выбирают такой согласующий четырёхполюсник, чтобы выполнялись условия: R _вх(Z _н )дR _вн, X _вх(Z _н)=-Х _вн.
Волновой импеданс. Входной И. четырёхполюсника, удовлетворяющий условию Z _вх(Z _н=Z _в)=Z _н= Z _в, наз. волновым импедансом, ибо в бесконечной цепочке, составленной из одинаковых четырёхполюсников, будут без отражений распространяться волны (в общем случае экспоненциально затухающие) с пост. значением отношения напряжения к току. В пределе непрерывной однородной линии передачи это отношение в любой нормальном сечении постоянно и при отсутствии потерь равно Z _в = (L _п/C _п)^1/2, где L _п, С _п— погонные (на единицу длины) индуктивность и ёмкость лииии. н№Z _в, коэф. отражения (отношение комплексных амплитуд отражённой и падающей волн) равен

Г=(Z _н-Z _в)/(Z _н+Z _в). (1)

При Z _н=0 и Z _н «:, что соответствует короткозамкнутой и разомкнутой линиям, имеет место полное отражение (Г=71). Длинные линии не являются квазистационарными системами, поэтому понятие напряжения является условным. Обычно его относят только к точкам, лежащим в одном нормальном сечении линии S_n, а путьинтегрирования g₁₂ выбирают лежащим в этом же сечении

Поверхностный (полевой) импеданс вводят длямонохроматич. эл.-магн. полей Е(r)exp(iwt), H(r)exp(iwt)на любой условной поверхности S след. образом:

где E_t, Н _t — тангенц. составляющие напряжённостей электрич. и магн. поля, п — единичная нормаль к S, её направление выбирают обычно так, чтобы проекция на неё среднего по времени потока энергии (вектора Пойнтинга П=(с/8p)Rе [ЕН*] была положительна. Входящий в (2) И.в общем случае является тензором, компоненты к-рого зависят от поляризации поля. В тех случаях, когда Е_t и Н_t взаимно перпендикулярны, вводят скалярный полевой И. Z. В гауссовых единицах полевой И. безразмерен, а в СИ имеет размерность сопротивления. Иногда для И. в системе единиц Гаусса используют выражение при этом имеет размерность сопротивления. моды) характеризуются разл. полевыми И., задаваемыми на волновых фронтах. Так, для поперечной плоской волны (типа ТЕМ), распространяющейся в направлении п в изотропной среде или в волноводе, (m, e — относительные магн. и диэлектрич. проницаемости среды, e₀, m₀ — проницаемости вакуума, в системе единиц Гаусса e₀=m₀=1). В вакууме Ом, эта размерная константа наз. характеристич. импедансом вакуума (в системе единиц Гаусса ). Для волн типа ТМ и ТЕ соответствующие И. таковы:

где k — волновое число, k_|| — продольная компонента волнового вектора. Для критич. частот (k_|| «0) Z_TM «0, Z_TE «:, a для закритических, когда волна превращается в экспоненциально убывающую моду:

т. е. в первом случае речь идёт о преимуществ. запасе электрич. энергии (ёмкостный И.), во втором — магнитной (индуктивный И.).При отсутствии потерь полевой И. для распространяющихся волн — величина действительная; иногда её наз. волновым сопротивлением среды, поскольку она обладает мн. свойствами волнового сопротивления линии или цепочки четырёхполюсников. В частности, при падении плоской волны из среды 1 на плоскую границу раздела со средой 2 коэф. отражения (по амплитудам полей) аналогично (1) выражается в виде

Это выражение представляет собой Френеля формулы, записанные через И. (р-поляризации соответствует мода ТМ,s-поляризации — мода ТЕ,(k_||/k)^(1,2)=cosq^(l,2), q^(l) и q⁽²⁾ — углы падения и преломления). При исследовании отражения от плоскослоистых неоднородных сред часто ур-ния для полей преобразуют в ур-ния для полевых И., при этом порядок ур-ний понижается. Существенны т. н. импедансные поверхности, т. е. поверхности с заданным, фиксированным на них значением полевого И. Фактически фиксация осуществляется (в большинстве случаев приближённо), когда структура поля «под поверхностью» неизменна и определяется к.-л. свойствами среды или формирующих поле устройств. Так, при падении волны на хорошо поглощающую среду волна уходит в глубь среды почти по нормали, независимо от угла падения, следовательно, «входной» И. можно считать фиксированным иравным Z⁽²⁾_TEM (Леонтовича граничное условие). С помощью импедансных поверхностей моделируют границы направляющих устройств в антеннах, замедляющих системах и т. д. Лит.: Основы теории цепей, 4 изд., М., 1975; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Будурис Ж., Шеневье П., Цепи сверхвысоких частот, пер. с франц., М., 1979.Г. В. Пермитин, М. А. Миллер.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

Технические характеристики PMA-600NE

Раздел усилителя мощности

Номинальная мощность:	2-канальное управление (CD → SP OUT) 45 Вт + 45 Вт (8 Ω/Ом, от 20 Гц до 20 кГц, коэффициент гармонических искажений 0,07 %) 70 Вт + 70 Вт (4 Ω/Ом, 1 кГц, общее искажение высшими гармониками 0,7 %)
Всего гармонических искажений:	0,01 % (номинальная мощность: –3 дБ), 8 Ω/Ом, 1 кГц
	Динамик: 4 – 16 Ω/Ом Подходят для наушников/стереофонических наушников

Раздел предварительного усилителя

Входная чувствительность/входной импеданс:	PHONO (MM): 2,5 мВ/47 кΩ/кОм CD, NETWORK, AUX, RECORDER: 100 мВ/40 кΩ/кОм (SOURCE DIRECT: выкл.) 100 мВ/17 кΩ/кОм (SOURCE DIRECT: вкл.)
Отклонение RIAA:	PHONO: от 20 Гц до 20 кГц ±0,5 дБ
Максимальный входной сигнал:	PHONO (MM): 70 мВ/1 кГц
Уровень выхода:	PRE OUT (SUBWOOFER): 1 В/100 Гц (вход 100 мВ, громкость: макс.)

Общая производительность

Отношение “сигнал/шум” (сеть A):	PHONO (MM): 84 дБ (При коротко замкнутых входных клеммах, входной сигнал 5 мВ) CD, NETWORK, AUX, RECORDER: 105 дБ (при коротко замкнутых входных клеммах)
Частотная характеристика:	от 5 Гц до 100 кГц (от 0 до –3 дБ)
Регулировка тембра:	TREBLE: 10 кГц ±8 дБ

Формат цифрового входного сигнала

	Цифровой аудиоинтерфейс (линейный PCM)
Коаксиальный входной:	0,5 В (размах) / 75 Ω/Ом
Оптический вход:
Оптическая длина волны:

Раздел Bluetooth

Системы соединений:	Bluetooth версии 4.2
Мощность передачи:	Bluetooth Specification, класс мощности 1
Максимальный диапазон соединения:	Примерно 30 м в зоне прямой видимости∗
Используемый частотный диапазон:
Схема модуляции:	FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum)
Поддерживаемые профили:	A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) 1.3 AVRCP（Audio Video Remote Control Profile）1.6
Соответствующий кодек:
Диапазон передач (A2DP):

Общие параметры

Рабочая температура:
Источник питания:	Переменный ток 230 В, 50/60 Гц
Потребляемая мощность:
Энергопотребление в режимах ожидания :

Режимы ожидания	Элемент настройки	Потребляемая мощность
Обычный режим ожидания
Bluetooth в режиме ожидания

В целях совершенствования продукции технические характеристики и конструкция устройства могут быть изменены без предварительного уведомления.

наверх

Измерение и анализ импеданса | Analog Devices

The ADuCM355 is an on-chip system that controls and measures electrochemical sensors and biosensors. The ADuCM355 is an ultralow power, mixed-signal microcontroller based on the Arm^® Cortex^™-M3 processor. The device features current, voltage, and impedance measurement capability.

The ADuCM355 features a 16-bit, 400 kSPS, multichannel successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) with input buffers, built-in antialias filter (AAF), and programmable gain amplifier (PGA). The current inputs include three transimpedance amplifiers (TIA) with programmable gain and load resistors for measuring different sensor types. The analog front end (AFE) also contains two low power amplifiers designed specifically for potentiostat capability to maintain a constant bias voltage to an external electrochemical sensor. The noninverting inputs of these two amplifiers are controlled by on-chip, dual output digital-to-analog converters (DACs). The analog outputs include a high speed DAC and output amplifier designed to generate an ac signal.

The ADC operates at conversion rates up to 400 kSPS with an input range of −0.9 V to +0.9 V. An input mux before the ADC allows the user to select an input channel for measurement. These input channels include three external current inputs, multiple external voltage inputs, and internal channels. The internal channels allow diagnostic measurements of the internal supply voltages, die temperature, and reference voltages.

Two of the three voltage DACs are dual output, 12-bit string DACs. One output per DAC controls the noninverting input of a potentiostat amplifier, and the other controls the noninverting input of the TIA.

The third DAC (sometimes referred to as the high speed DAC) is designed for the high power TIA for impedance measurements. The output frequency range of this DAC is up to 200 kHz.

A precision 1.82 V and 2.5 V on-chip reference source is available. The internal ADC and voltage DAC circuits use this on-chip reference source to ensure low drift performance for all peripherals.

The ADuCM355 integrates a 26 MHz Arm Cortex-M3 processor, which is a 32-bit reduced instruction set computer (RISC) machine. The Arm Cortex-M3 processor also has a flexible multichannel direct memory access controller (DMA) supporting two independent serial peripheral interface (SPI) ports, universal asynchronous receiver/transmitter (UART), and I²C communication peripherals. The ADuCM355 has 128 kB of nonvolatile flash/EE memory and 64 kB of single random access memory (SRAM) integrated on-chip.

The digital processor subsystem is clocked from a 26 MHz on-chip oscillator. The oscillator is the source of the main digital die system clock. Optionally, a 26 MHz phase-locked loop (PLL) can be used as the digital system clock. This clock can be internally subdivided so that the processor operates at a lower frequency and saves power. A low power, internal 32 kHz oscillator is available and can clock the timers. The ADuCM355 includes three general-purpose timers, a wake-up timer (which can be used as a general-purpose timer), and a system watchdog timer.

The analog subsystem has a separate 16 MHz oscillator used to clock the ADC, DACs, and other digital logic on the analog die. The analog die also contains a separate 32 kHz, low power oscillator to clock a watchdog timer on the analog die. Both the 32 kHz oscillator and this watchdog are independent from the digital die oscillators and system watchdog timer.

A range of communication peripherals can be configured as required in a specific application. These peripherals include UART, I²C, two SPI ports, and general-purpose input/output (GPIO) ports. The GPIOs, combined with the general-purpose timers, can be combined to generate a pulse-width modulation (PWM) type output.

Nonintrusive emulation and program download are supported via the serial wire debug port (SW-DP) interface.

The ADuCM355 operates from a 2.8 V to 3.6 V supply and is specified over a temperature range of −40°C to +85°C. The chip is packaged in a 72-lead, 6 mm × 5 mm land grid array (LGA) package.

Note that, throughout this data sheet, multifunction pins, such as P0.0/SPI0_CLK, are referred to either by the entire pin name or by a single function of the pin, for example, P0.0, when only that function is relevant.

Applications

• Gas detection
• Food quality
• Environmental sensing (air, water, and soil)
• Blood glucose meters
• Life sciences and biosensing analysis
• Bioimpedance measurements
• General Amperometry, voltammetry, and impedance spectroscopy functions

VP82 User Guide

VP82 — профессиональный линейный микрофон для восприятия и усиления звука. Компактный и легкий микрофон VP82 с широкой апертурой и превосходным подавлением внеосевых шумов — доступный по цене и надежный выбор для приложений, в которых аудио/видеопередача ведется посредством камеры с установленным на ней микрофоном.

Основные особенности

• Микрофон высшего класса, изготовленный с присущими изделиям Shure качеством, прочностью и надежностью
• Остронаправленная однородная полярная диаграмма, оптимизированная по отношению приема на удалении
• Низкий уровень собственных шумов и высокий выходной уровень
• Малый вес и компактность способствуют длительной работе оператора и сводят к минимуму его утомляемость, характерную для работы со многими типами линейных микрофонов
• Дискретный бестрансформаторный предусилитель класса А обеспечивает прозрачность, исключительно быструю переходную характеристику без ступенчатых искажений и с минимальными гармоническими и интермодуляционными искажениями
• Конструкция из авиационного алюминиевого сплава износостойка и выдерживает неправильное обращение
• Работает в широком диапазоне температур и влажности

Shure предлагает специализированный амортизирующий подвес Rycote^® и ветрозащитные экраны, предназначенные для линейных микрофонов Shure VP.

Защита от ветра

Используйте пенопластовый защитный экран, входящий в комплект, для уменьшения шума от ветра. Для повышенной защиты Shure предлагает два первоклассных ветрозащитных экрана Rycote^®:

• Мягкий ветрозащитный экран: Снижает шум ветра на 25 дБ.
• Комплект ветрозащитного подвеса: Снижает шум ветра на 38 дБ, сохраняя при этом важные высокие частоты. В состав комплекта входят амортизирующие подвесы Lyre, обеспечивающие изоляцию до 25 дБ.

Амортизирующие опоры

Shure предлагает четыре опоры Rycote^® Softie Lyre для снижения шума от манипуляций и низкочастотной вибрации на 15 дБ:

• InVision Video: крепится непосредственно на опору камеры.
• Адаптер для зажима камеры (CCA): вставляется в стандартный зажим камеры.
• Пистолетная рукоятка: Регулируемая ручная опора.

Примечание. Все опоры Softie Lyre (кроме InVision Video) оборудованы дополнительными установочными адаптерами с внутренней резьбой 3/8 и 5/8 дюйма.

В разъеме XLR данного микрофона находится маленькое гофрированное резиновое кольцо, предотвращающее образование механического ослабления между микрофоном и кабелем. С той же целью на разъемах XLR-F многих кабелей высокого технического уровня установлены резиновые выступы. При подключении данного микрофона к кабелю с помощью разъема XLR-F с резиновым выступом извлеките гофрированное резиновое кольцо из микрофона в целях правильной установки.

Максимальный уровень звукового давления, уровень клиппирования выхода и динамический диапазон зависят от импеданса входной нагрузки предусилителя, к которому подключен микрофон. Shure рекомендует, чтобы импеданс входной нагрузки был не меньше 1000 Ом. Большинство современных предусилителей микрофонов удовлетворяет этому требованию. Более высокий импеданс приводит к улучшению рабочих характеристик.

Для этого микрофона требуется фантомное питание. Лучше всего он работает с питанием 48 В (IEC-61938), но может работать и с напряжением всего 11 В. Большинство современных микшеров обеспечивает фантомное питание и требует использования уравновешенного микрофонного кабеля XLR – XLR или XLR – TRS.

Тип картриджа

Электретный конденсатор

Диаграмма направленности

Гиперкардиода/лобарная

Амплитудно-частотная характеристика

90 до 20,000 Гц

Выходной импеданс

144 Ом

Чувствительность

напряжение разомкнутой цепи, при 1 кГц, типично

-36,0 дБВ/Па[1] (15,8 мВ)

Максимальный уровень звукового давления (УЗД)

1 кГц при КНИ 1%[2]

Нагрузка 2500 Ом	137,5 дБ УЗД
Нагрузка 1000 Ом	131,5 дБ УЗД

Отношение сигнал/шум[3]

79 дБ

Динамический диапазон

при 1 кГц

Нагрузка 2500 Ом	122,5 дБ
Нагрузка 1000 Ом	116,5 дБ

Уровень клиппирования

при 1 кГц, КНИ 1%

Нагрузка 2500 Ом	7,0 дБВ
Нагрузка 1000 Ом	0,0 дБВ

Собственный шум

эквивалентный УЗД, по шкале А, типично

15,0 дБ УЗД

Ослабление синфазных сигналов

20 до 20,000 Гц

≥55 дБ

Диапазон рабочих температур

-18°C (0°F) до 57°C (135°F)

Диапазон температуры хранения

-29°C (-20°F) до 74°C (165°F)

Рабочая относительная влажность

0 до 95%

Полярность

Положительное давление на мембрану создает положительное напряжение на контакте 2 относительно контакта 3

Корпус

Ручка из алюминиевого сплава с матовой черной виниловой окраской и решетка с экраном из нержавеющей стали

Питание

11–52 В постоянного тока[4] фантомное питание (IEC-61938), <2,0 мА

Масса нетто

76 г (2,7 унций)

[1] 1 Pa=94 dB SPL

[2]Полный коэффициент гармонических искажений (THD) предусилителя микрофона при действии входного сигнала эквивалентен выходу картриджа при заданном УЗД.

[3]Отношение сигнал/шум — это разность УЗД 94 дБ и эквивалентного УЗД собственного шума, измеренная по шкале А

[4]Все характеристики измерены при фантомном источнике питания 48 В пост. тока. Микрофон работает при более низких напряжениях, но несколько снижаются динамический диапазон и чувствительность.

Принадлежности, входящие в комплект

Капсула

VP89L: RPM89L
VP89M: RPM89M
VP89S: RPM89S


Пенопластовый ветрозащитный экран

VP89L: A89LW
VP89M: A89MW
VP89S: A89SW


Защитный футляр

VP89L: A89LC
VP89M: A89MC
VP89S: A89SC


Отдельно заказываемые аксессуары

Двухгильзовый адаптер

A89U

A89U

Комплект ветрозащитного подвеса

VP89L: A89LW-KIT
VP89M: A89MW-KIT
VP89S: A89SW-KIT


Сменный ветрогаситель

VP89L: A89LW-JMR
VP89M: A89MW-JMR
VP89S: A89SW-JMR


Ветрозащитный экран Softie

VP89L: A89LW-SFT
VP89M: A89MW-SFT
VP89S: A89SW-SFT


Опора Softie Lyre Mount с InVision Video (башмак) для VP89M и VP89S

A89M-SH

Опора Softie Lyre Mount с пистолетной рукояткой для VP89M и VP89S

A89M-PG

Опора Softie Lyre Mount с адаптером CCA для VP89M и VP89S

A89M-CC

Предоставлено право маркировки CE. Соответствует требованиям европейской директивы 2004/108/EEC по ЭМС. Соответствует требованиям гармонизированных стандартов EN55103-1:1996 и EN55103-2:1996 на оборудование для жилых районов (E1) и районов с легкими промышленными условиями (E2).

Декларацию соответствия CE можно получить по следующему адресу: www.shure.com/europe/compliance

Уполномоченный европейский представитель:

Shure Europe GmbH

Headquarters Europe, Middle East & Africa

Department: EMEA Approval

Jakob-Dieffenbacher-Str. 12

75031 Eppingen, Germany (Германия)

Телефон: +49-7262-92 49 0

Факс: +49-7262-92 49 11 4

Электронная почта: [email protected]

Примечание. Информация, содержащаяся в этом руководстве, может быть изменена без предварительного уведомления. Для получения дополнительной информации об этом изделии посетите вебсайт www.shure.com.

Учебные пособия по антеннам

— Входной импеданс

Теперь мы готовы определить входное сопротивление линии передачи длиной L прикреплен к нагрузке (антенне) с сопротивлением ZA. Рассмотрим следующую схему:

В теории низкочастотных цепей входное сопротивление будет просто ZA. Однако для высокочастотных (или длинные) линии электропередачи, мы знаем, что напряжение и ток задаются по формуле:

Для простоты предположим, что линия передачи не имеет потерь, так что постоянная распространения чисто мнимое.Если мы определим z = 0 как на клеммах нагрузки или антенны, то нас будет интересовать соотношение отношения напряжения к току в точке z = -L:

Используя определение гамма (коэффициент отражения напряжения), приведенное выше уравнение может можно манипулировать алгебраически, и при вычислении z = -L мы получаем:

Это последнее уравнение является фундаментальным для понимания линий электропередачи. Входное сопротивление нагрузки ZA преобразуется линией передачи, как в приведенном выше уравнении.Это уравнение может вызвать радикальную трансформацию ZA. Теперь будет представлен пример.

Пример

Рассмотрим источник напряжения с импедансом генератора Zg, подключенный к антенне с импедансом ZA. через линию передачи. Предположим, что Zg = 50 Ом, ZA = 50 Ом, Z0 = 200 Ом, и что линия составляет четверть длины волны. Какую мощность выдает генератор?

Ответ: Диаграмма этой проблемы представлена ​​на следующей диаграмме:

На приведенной выше диаграмме также показана «эквивалентная схема».Входное сопротивление становится:

. Следовательно, текущий ток определяется по формуле:

Обратите внимание, что если не учитывать теорию высокочастотных цепей, ток расход был бы В / 100 Ампер. Это показывает, как линии передачи может нарушить ожидаемую работу высокочастотных цепей.

В следующем разделе мы рассмотрим способы использования характеристик линии передачи. для нашей пользы.Это очень полезно для согласования импеданса, что обеспечивает максимальную мощность. переход от нагрузки к (или от) приемнику (генератору).

3.16: Входное сопротивление для оконечной нагрузки при разомкнутом и коротком замыкании

Давайте теперь рассмотрим входной импеданс линии передачи, оканчивающейся разомкнутым или коротким замыканием. Такую линию передачи иногда называют шлейфом . Во-первых, зачем рассматривать такую ​​вещь? С точки зрения теории цепей «сосредоточенных элементов», это, казалось бы, не имеет особого применения.{-j \ theta} \ right]
\ end {array}

Используя эти тождества, получаем: \ [Z_ {in} (l) = Z_0 \ frac {j2 \ left (\ sin \ beta l \ right)} {2 \ left (\ cos \ beta l \ right)} \ ] и, наконец: \ [\ boxed {Z_ {in} (l) = + jZ_0 \ tan \ beta l} \ label {m0088_eZstubSC} \]

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) (a) показывает, что происходит. Как и ожидалось, \ (Z_ {in} = 0 \) при \ (l = 0 \), поскольку это составляет короткое замыкание без линии передачи. Кроме того, \ (Z_ {in} \) периодически изменяется с увеличением длины с периодом \ (\ lambda / 2 \).Это в точности соответствует ожиданиям теории стоячей волны (раздел 3.13). Что особенно интересно сейчас, так это то, что как \ (l \ rightarrow \ lambda / 4 \) мы видим \ (Z_ {in} \ rightarrow \ infty \). Примечательно, что линия передачи по существу превратила оконечную нагрузку короткого замыкания в разомкнутую цепь!

(a) Короткое замыкание (\ (Z_L = 0 \).

(b) Завершение разомкнутой цепи (\ (Z_L \ rightarrow \ infty \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Входное реактивное сопротивление (\ (\ operatorname {Im} \ left \ {Z_ {i n} \ right \} \)) заглушки.{-j 2 \ beta l}}
\ end {align}

Следуя той же процедуре, описанной выше для случая короткого замыкания, мы находим \ [\ boxed {Z_ {in} (l) = -jZ_0 \ cot \ beta l} \ label {m0088_eZstubOC} \]

На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) (b) показан результат для завершения разомкнутой цепи. Как и ожидалось, \ (Z_ {in} \ rightarrow \ infty \) для \ (l = 0 \), и наблюдается такая же периодичность \ (\ lambda / 2 \). Что особенно интересно сейчас, так это то, что в \ (l = \ lambda / 4 \) мы видим \ (Z_ {in} = 0 \). В этом случае линия передачи преобразовала оконечную нагрузку разомкнутой цепи в цепь короткого замыкания .

Подводя итоги того, что мы определили:

Входной импеданс линии передачи без потерь с коротким или разомкнутым контуром является полностью мнимым и определяется уравнениями \ ref {m0088_eZstubSC} и \ ref {m0088_eZstubOC} соответственно.

Входной импеданс линии передачи без потерь с коротким или разомкнутым замыканием чередуется между условиями разрыва (\ (Z_ {in} \ rightarrow \ infty \)) и короткого замыкания (\ (Z_ {in} = 0 \)). с каждым \ (\ lambda / 4 \) — увеличение длины.

Авторы и авторство

Общие сведения о входном и выходном импедансе — надежная схема

В последней статье Short and Sweet мы говорили о входном и выходном импедансах инвертирующих и неинвертирующих каскадов операционных усилителей. Мы как бы немного пошатнулись, потому что мы никогда не упоминали, что конкретно подразумевается под входным и выходным импедансом. В частности, мы не объяснили, что такое локальный импеданс , .В этой (не очень) статье Short and Sweet мы именно это и сделаем.

ПРИМЕЧАНИЕ. Термин локальный импеданс — это то, что мы придумали здесь, в компании Robust Circuit Design. Вы вряд ли найдете эту терминологию где-нибудь еще. Локальный импеданс просто означает «входное или выходное сопротивление каскада в сигнальной цепи, как будто этот каскад является единственным каскадом». То есть при измерении импеданса мы рассматриваем каскад изолированно.

Первые принципы

Начнем с определения обычного входного и выходного импеданса.Мы отсылаем вас к диаграмме ниже.

Предположим, у вас есть цепь, которая для вас является «черным ящиком» — вы не знаете, что находится внутри, кроме как знать, что любые источники напряжения, содержащиеся в ней, установлены на ноль вольт, а любые источники тока открыты. Предположим, у черного ящика есть единственный вход, на который вы можете ввести небольшой ток и затем измерить результирующее напряжение на входе относительно заземления цепи. В качестве альтернативы, вы можете подать напряжение и измерить соответствующий ток.В любом случае, имея под рукой напряжение и ток, входное сопротивление этой цепи можно рассчитать по закону Ома:

.

\ (\ displaystyle InZ = \ frac {{Vi}} {{i1}} \)

Если ваша цепь используется в качестве нагрузки для другой цепи, то эта другая цепь воспринимает это полное сопротивление как полное сопротивление нагрузки.

Предположим, что схема черного ящика имеет единственный выход (помимо земли). Вы можете подать небольшой ток обратно на этот выход и измерить результирующее напряжение относительно заземления цепи.Или, в качестве альтернативы, вы можете подать напряжение и измерить соответствующий ток. В любом случае, имея под рукой напряжение и ток, выходной импеданс можно рассчитать по закону Ома:

.

\ (\ displaystyle OutZ = \ frac {{Vo}} {{i2}} \)

Если эта цепь используется в качестве источника для другой цепи, тогда эта другая цепь видит такое большое сопротивление источника.

Подводя итог, можно сказать, что при соединении схем вместе входное сопротивление может стать сопротивлением нагрузки, а выходное сопротивление может стать полным сопротивлением источника.

Схема черного ящика может содержать как резистивные, так и реактивные компоненты, поэтому входные и выходные импедансы являются общими комплексными переменными. Это означает, что импедансы могут варьироваться в зависимости от частоты.

Импедансы в сигнальной цепи

Сигнальная цепочка — это последовательность подсхем, расположенных линейно, где сигнал течет слева направо. Мы называем подсхемы ступенями , и первая ступень обычно представляет собой какой-либо датчик. Вот диаграмма, иллюстрирующая это:

При анализе поведения сигнальной цепи может быть полезно знать входные (или выходные импедансы) на любом данном этапе.Знание этих импедансов помогает нам понять, как сигнальная цепочка ведет себя в этой точке.

Входное сопротивление на данном этапе

Предположим, вы хотите узнать входное сопротивление на ступени N. Как показано ниже, при определении входного сопротивления вы должны учитывать не только любые импедансы на самой ступени N, но и на всех последующих ступенях:

Как мы это делаем? Что ж, мы могли бы найти входное сопротивление для каскада N + 1 и рассматривать его как «нагрузку» для каскада N.Например:

Мы упоминали эту идею ранее, что входное сопротивление одного каскада может стать сопротивлением нагрузки другого.

Как определить входное сопротивление ступени N + 1? Итак, мы находим входное сопротивление каскада N + 2 и рассматриваем его как нагрузку для каскада N + 1. Вставьте это в трубку и закурите!

Входное сопротивление последней ступени

Мы можем продолжать этот индукционный процесс, пока не дойдем до последней стадии. Затем мы достигаем граничного условия.Какая нагрузка на последнем этапе? Математически это нагрузка с бесконечным входным сопротивлением:

.

Входное сопротивление отдельных ступеней

Граничное условие, используемое при вычислении входного импеданса последней ступени, также может использоваться для изолированной обработки любой ступени. Мы делаем вид, что других этапов не существует. Далее мы рассмотрим три конкретных, но простых случая, чтобы помочь вам понять, как это работает. Мы рассматриваем три случая: (1) последовательный каскад, (2) шунтирующий каскад и (3) каскад делителя напряжения.

Входное сопротивление последовательного каскада

Начнем с сигнальной цепи, состоящей исключительно из последовательного импеданса Zs:

Наша одиночная ступень, являющаяся по определению последней ступенью, имеет подразумеваемую нагрузку бесконечного импеданса. Так каково полное входное сопротивление? Для кого-то, смотрящего слева, это выглядит как последовательно включенный импеданс Zs с бесконечным импедансом нагрузки. Конечным результатом является то, что входное сопротивление бесконечно!

Может ли это быть правдой? Что ж, этап сериала сам по себе «плывет».В такой цепи не может протекать ток. Если бы этот плавающий каскад сам по себе трактовался как нагрузка для другого каскада, поскольку через эту вновь назначенную нагрузку не течет ток, это все равно, что сказать, что он тоже имеет бесконечный импеданс.

Входное сопротивление шунтирующего каскада

Далее мы рассматриваем шунтирующую стадию Zs в силу ее одиночества. Снова являясь последней ступенью по определению, она работает параллельно с нагрузкой с бесконечным сопротивлением:

Для тех, кто смотрит слева, весь входной ток протекает через Zs, поскольку ни один из них не может протекать через ZL с его бесконечным импедансом.Таким образом, входное сопротивление каскада шунта — это полное сопротивление самого шунта. Отметим математически:

\ (\ Displaystyle Zs || ZL = \ frac {{Zs \, ZL}} {{Zs + ZL}} \)

и

\ (\ Displaystyle \ underset {{ZL \ to \ infty}} {\ mathop {{\ lim}}} \, \ frac {{Zs \, ZL}} {{Zs + ZL}} = Zs \)

Входное сопротивление делителя напряжения

Далее мы рассмотрим делитель напряжения как нашу единственную ступень. Как и раньше, мы прибегаем к подразумеваемой бесконечной импедансной нагрузке:

Какое входное сопротивление этого каскада? Любой ток, протекающий на этой стадии, может пройти только одним путем: через Za и Zb.Никакой ток не будет проходить через ZL с его бесконечным импедансом. Таким образом, этот этап выглядит как Za последовательно с Zb.

Более сложные этапы

Используя наши простые одноступенчатые примеры, вы должны теперь понять, как определяется входной импеданс. Очевидно, можно рассмотреть более сложные сценические примеры, но это слишком много деталей для этой якобы короткой и милой статьи. Но идея рассмотрения последовательных и параллельных ветвей и / или делителей напряжения, связанных с «бесконечным» импедансом нагрузки, является основным трюком, который следует запомнить.

Однако есть еще одна концепция, которая напрямую связана с нашей одноступенчатой ​​конфигурацией: , локальный входной импеданс .

Локальный входной импеданс

Локальный входной импеданс каскада определяется как входной импеданс, который каскад имел бы, если бы был единственным каскадом в сигнальной цепи. Другими словами, это импеданс, который имел бы каскад, если бы это был последний каскад . Повторять:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Локальный входной импеданс = входной импеданс, как если бы ступень была последней ступенью

Вот диаграмма, иллюстрирующая это:

Чтобы резюмировать то, что мы узнали ранее о наших простых одиночных каскадах и как это теперь связано с локальным входным сопротивлением, мы можем сказать:

\ (\ displaystyle \ text {Локальный InZ этапа серии} = \ infty \)

\ (\ displaystyle \ text {Локальный InZ каскада шунта} = Zs \)

\ (\ displaystyle \ text {Локальный InZ делителя напряжения} = Za + Zb \)

Входное сопротивление с проводником сигнальной цепи

Далее мы рассмотрим, как найти входное сопротивление любого каскада в сигнальной цепи SCE.Ниже представлена ​​произвольная сигнальная цепочка, имеющая различные каскады, первый из которых представляет собой каскад с последовательным сопротивлением 10 Ом. На левой диаграмме показано, как выбирается этап серии и где нажимать кнопку Local InZ . График справа представляет собой зависимость импеданса от частоты, которая в данном случае представляет собой (отсутствующую) прямую линию на бесконечности.

Вот то же самое для шунтирующего каскада на 10 Ом. На графике изображена прямая линия на 10 Ом.

А затем у нас есть каскад делителя напряжения с последовательным ответвлением на 3 Ом и параллельным ответвлением на 7 Ом.График снова показывает прямую линию — на этот раз при 3 + 4 = 7 Ом.

Чтобы напомнить вам, что импедансы могут быть сложными и изменяться в зависимости от частоты, вот пассивный полосовой фильтр и связанный с ним график местного входного импеданса:

У нас есть рост тока (бирюзовая линия) на частоте 60 Гц, который представляет шунтирование тока на землю в соответствии с конструкцией ступени. (Резонанс режекции был настроен на 60 Гц.)

Этот рисунок иллюстрирует, почему мы также показываем ток на графиках импеданса.Бирюзовая линия представляет ток, как если бы напряжение 1 В было приложено на любой заданной частоте. Из-за (линейного) масштаба графика мы не можем видеть, что реактивное сопротивление стремится к нулю прямо в момент резонанса (что вызывает пик тока), потому что сам импеданс стремится к бесконечности на более высоких частотах. Но текущая строка дает нам понять, что что-то происходит на частоте 60 Гц.

Не вдаваясь в подробности об этом (мы сохраним это для следующей статьи), мы можем увеличить масштаб, чтобы увидеть, что происходит.Здесь красная линия — это реактивное сопротивление, синяя линия — сопротивление, а зеленая линия — величина импеданса:

Давайте посмотрим на это математически. Локальный входной импеданс этого каскада состоит из последовательно включенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора, поэтому:

\ (\ displaystyle \ text {Локальный InZ полосы отклонения} = R + J (\ omega L- \ frac {1} {{\ omega C}}) \)

Член реактивного сопротивления (мнимый) стремится к нулю, когда члены, включающие L и C, компенсируются, что в нашем случае происходит прямо при 60 Гц.Однако общий импеданс не доходит до нуля из-за последовательного сопротивления R. Поэтому пик тока округляется. По мере того, как частота поднимается выше резонанса, член L берет верх, а общий импеданс увеличивается и увеличивается, теоретически до бесконечности, как вы видели на увеличенном графике.

ddda0da3-523098562 3-5409238 5-0239582 3-059238 5-023985 23-095823 -059823098

Выходное сопротивление на данном этапе

Давайте переключим передачи и посмотрим на выходное сопротивление.Предположим, вы хотите узнать выходное сопротивление каскада N. Как показано ниже, при определении выходного импеданса вы должны учитывать не только любые импедансы в самом каскаде N, но и все каскады, которые ему предшествуют:

Как нам это найти? Что ж, мы могли бы найти выходное сопротивление каскада N-1 и рассматривать его как «источник» для каскада N. Например:

Мы упоминали эту идею ранее, что выходное сопротивление одного каскада может стать сопротивлением источника другого.

Как определить выходное сопротивление ступени N-1? Итак, мы находим выходное сопротивление каскада N-2 и рассматриваем его как источник для каскада N-1. Вставьте это в трубку и закурите!

Выходное сопротивление первой ступени

Мы можем продолжать этот индуктивный процесс, пока не достигнем первой стадии. Затем мы достигаем граничного условия. Каков импеданс источника первой ступени? В SCE первые ступени всегда являются сенсорными. Ниже мы представили датчик в общем виде как идеальный источник напряжения вместе с последовательным импедансом Zs.Этот импеданс и есть выходное сопротивление каскада.

ПРИМЕЧАНИЕ №1: Конечно, существуют более сложные сценарии работы с датчиками, о которых мы не будем вдаваться. И отметим, что в случае датчиков источника тока мы можем просто преобразовать их в эквивалент Тевенина.

ПРИМЕЧАНИЕ № 2: В соответствии с тем, как определяются импедансы, мы устанавливаем напряжение датчика на ноль при определении выходного сопротивления.

Предположим, что у датчика нет последовательного импеданса. Тогда какое сопротивление мы используем для сцены? Итак, у нас есть идеальный источник напряжения, который по определению имеет нулевое выходное сопротивление.

ПРИМЕЧАНИЕ. Если вы используете источник тока для своего датчика, вам может быть интересно узнать, что выходное сопротивление идеального источника тока бесконечно.

Выходное сопротивление отдельных ступеней

Если мы хотим найти выходное сопротивление сигнальной цепи, имеющей только один каскад, и этот каскад не был датчиком , то что нам делать? Просто представьте, что к сцене подключен идеальный источник напряжения, как показано ниже. Таким образом, полное сопротивление источника, поступающего на нашу ступень, равно нулю.

Как всегда, мы должны установить напряжение источника равным нулю, чтобы найти полное сопротивление каскада.

Обратите внимание на симметрию между входным и выходным импедансом: для входных сопротивлений последняя ступень имеет подразумеваемую нагрузку с бесконечным импедансом. Что касается выходных сопротивлений, перед первым каскадом имеется предполагаемый источник напряжения (который мы установили на ноль) с нулевым импедансом. Это суммировано на следующей диаграмме, которую мы показываем для сигнальной цепи, имеющей только один этап:

Далее мы рассмотрим три конкретных, но простых случая, чтобы помочь вам понять, как это работает.Мы рассматриваем три случая: (1) последовательный каскад, (2) шунтирующий каскад и (3) каскад делителя напряжения.

Выходное сопротивление последовательного каскада

Начнем с сигнальной цепи, состоящей исключительно из последовательного импеданса Zs:

Наша одиночная ступень, являющаяся по определению первой ступенью, имеет подразумеваемый источник напряжения с нулевым сопротивлением. Так каково полное выходное сопротивление? Для кого-то, смотрящего справа, это выглядит как последовательно включенный импеданс Zs с нулевым сопротивлением источника.Конечным результатом является то, что выходное сопротивление — это полное сопротивление самого каскада.

Выходное сопротивление шунтирующего каскада

Далее мы рассматриваем шунтирующую стадию Zs в силу ее одиночества. Это снова первая ступень по определению, она параллельна источнику напряжения с нулевым сопротивлением:

Для тех, кто смотрит справа, весь ток течет через ветвь источника напряжения, так как она короткая! Таким образом, выходной импеданс равен нулю.

Выходное сопротивление делителя напряжения

Далее мы рассмотрим делитель напряжения как нашу единственную ступень.Как и раньше наклеиваем на фронт идеальный источник напряжения:

Каков выходной импеданс этого каскада? Любой ток, протекающий в эту ступень справа, имеет два пути к земле: через Za и Zb. То есть у нас параллельная конфигурация. Таким образом, выходное сопротивление — это параллельное сопротивление двух ветвей.

Более сложные этапы

Используя наши простые одноступенчатые примеры, вы должны теперь понять, как определяется выходное сопротивление. Очевидно, можно рассмотреть более сложные примеры каскадов, такие как каскад усилителя с замкнутым контуром, который мы увидим позже.В общем, это слишком много деталей для этой короткой и сладкой статьи, но идея рассмотрения последовательных и параллельных ветвей с нулевым сопротивлением источника, прикрепленным спереди, является основным трюком, который следует запомнить.

Однако есть еще одна концепция, которая напрямую связана с нашей одноступенчатой ​​конфигурацией: , локальный выходной импеданс .

Местное выходное сопротивление

Локальный выходной импеданс каскада определяется как выходной импеданс, который каскад имел бы, если бы был единственным каскадом в сигнальной цепи.Другими словами, это импеданс, который имел бы каскад, если бы это был первый каскад . Повторять:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Локальное выходное сопротивление = выходное сопротивление, как если бы ступень была первой ступенью

Вот диаграмма, иллюстрирующая это:

Чтобы резюмировать то, что мы узнали ранее о наших простых одиночных каскадах и как это теперь связано с локальным выходным импедансом, мы можем сказать:

\ (\ displaystyle \ text {Локальный OutZ этапа серии} = Zs \)

\ (\ displaystyle \ text {Local OutZ каскада шунта} = 0 \)

\ (\ displaystyle \ text {Local OutZ делителя напряжения} = \ frac {{Za \, Zb}} {{Za + Zb}} \)

Выходное сопротивление с проводником сигнальной цепи

Далее мы рассмотрим, как найти выходное сопротивление любого каскада в сигнальной цепи SCE.Ниже представлена ​​произвольная сигнальная цепочка, имеющая различные каскады, первый из которых представляет собой каскад с последовательным сопротивлением 10 Ом. На левой диаграмме показано, как выбирается этап серии и где нажимать кнопку Local OutZ . График справа представляет собой зависимость импеданса от частоты, которая в данном случае представляет собой прямую линию при Zs = 10.

Вот то же самое для шунтирующего каскада на 10 Ом. График показывает прямую линию при 0 Ом.

А затем у нас есть каскад делителя напряжения с последовательным ответвлением на 3 Ом и параллельным ответвлением на 7 Ом.График снова показывает прямую линию — на этот раз при (3 x 4) / (3 + 4) = 1,714 Ом.

Чтобы напомнить вам, что импедансы могут быть сложными и изменяться в зависимости от частоты, вот пассивный полосовой фильтр и соответствующий график выходного импеданса:

У нас есть выемка прямо на 60 Гц, как по дизайну сцены. (F-резонанс был установлен на 60 Гц.)

Повторное рассмотрение местного выходного сопротивления каскада операционного усилителя

В последней статье Short и Sweet мы обнаружили, что локальные выходные импедансы повторителя усиления (также известного как неинвертор) и каскада инвертора были идентичны при одном и том же усилителе и одинаковых значениях внешнего сопротивления.Чтобы освежить память, вот два графика:

Чтобы понять, почему это так, пересмотрите определение, которое мы дали для местного выходного импеданса: это выходное сопротивление, которое каскад имел бы, если бы он был первым каскадом. Поскольку это первая ступень, подразумевается, что впереди находится источник напряжения с нулевым напряжением и нулевым сопротивлением. Для каскада повторителя усиления этот источник напряжения управляет положительным выводом операционного усилителя. Для инвертора он управляет отрицательным выводом.В обоих случаях несигнальный вывод идет на массу. Можно нарисовать оба этих каскада, используя одну и ту же топологию схемы, но с другой ориентацией сигнала, и при этом мы также добавим эти источники напряжения, которые установлены на ноль:

Если A — сигнальная линия, то у нас есть инвертор. Если B — сигнальная линия, у нас есть неинвертор (повторитель усиления). В любом случае, когда мы определяем локальный выходной импеданс, мы устанавливаем соответствующие источники напряжения («сигналы») на ноль, и при осмотре вы можете увидеть, что у нас такая же схема.Это означает, что местные выходные сопротивления будут такими же.

На всякий случай, если вы хотите узнать, что такое локальный выходной импеданс, вот формула во всей красе, где G (jω) — коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи, который зависит от частоты:

\ (\ displaystyle LocalOutZ = \ frac {{(Rf \, Rg + Rf \, Rin + Rg \, Rin) Roa}} {{Rf \, Rg + Rf \, Rin + Rg \, Rin + G (j \ omega) Rg \, Rin + Rg \, Roa + Rin \, Roa}} \)

Это изменяющееся усиление разомкнутого контура обеспечивает индуктивное поведение каскадов усилителя на выходе на промежуточных частотах.

Сводка

Вы узнали, как думать о входном и выходном импедансах, особенно в том, что касается линейных сигнальных цепей. И вы познакомились с концепцией локального входного и выходного сопротивления каскада, которая получается из представления, что каскад является единственным в сигнальной цепи. Подводя итог, можно сказать, что локальные входные импедансы находятся путем установки бесконечного импеданса нагрузки каскада. Локальные выходные импедансы находятся путем установки нулевого импеданса источника каскада.Мы повторяем схему, которую мы приводили ранее, чтобы помочь вам запомнить:

Вооружившись этими знаниями, теперь вы готовы исследовать сигнальные цепочки в Signal Chain Explorer и посмотреть, какие загадки вы можете раскрыть, исследуя взаимодействия между стадиями как с помощью локального, так и общего импеданса. С помощью Signal Chain Explorer визуализировать эти импедансы можно всего одним щелчком мыши.

ECE 291 Лабораторная работа 7: Входное сопротивление осциллографа и осциллографа

ЗАДАЧИ

Измерение входного импеданса осциллографа.Принципы работы и использование зонда прицела.

ВВЕДЕНИЕ

Ознакомившись с частотной характеристикой RC-цепей в предыдущей лаборатории, вы готовы узнать о входном сопротивлении осциллографа. Этот сложный импеданс, состоящий из резистивных и емкостных компонентов, может нарушать характеристики измеряемых цепей и ограничивать высокочастотные характеристики осциллографов. Ток, протекающий через емкостную нагрузку, зависит от частоты, и это может сделать измерения с помощью осциллографа зависимыми от частоты.К счастью, есть средство, о котором вы должны знать: зонд осциллографа.

Рис. 5. Схема осциллографа с зонд.
R _S — внутреннее сопротивление осциллографа, C _S внутренняя емкость осциллографа,
C _C — емкость кабеля, R _P — сопротивление зонда, C _P — зонд емкость

Пробник осциллографа представляет собой аттенюатор 10: 1 с резистором и конденсатором на конце кабеля пробника.Аттенюатор состоит из двух последовательно соединенных импедансов, один из которых представляет собой собственное сопротивление осциллографа относительно земли, а другой присоединяется между точкой измерения в цепи и входом осциллографа (см. Рис. 5). Внутренний импеданс осциллографа имеет емкостную составляющую C _s . Обратите внимание, однако, что емкость кабеля осциллографа (C _c ) суммируется с внутренней емкостью входа осциллографа. Это не только увеличивает емкостную нагрузку (C _s + C _c ) на измеряемой цепи, но также делает эту нагрузку зависимой от длины используемого кабеля, особенно того, что обычно C _c > C _s .Пробник осциллографа решает эту проблему не за счет устранения этих емкостей (что невозможно), а за счет их компенсации другой емкостью. Емкость зонда (C _p ), подключенного последовательно с осциллографом, можно отрегулировать так, чтобы измерение не зависело от частоты. Чтобы понять, как это работает, рассмотрите напряжение, видимое осциллографом (V _s ), если измеряемое напряжение составляет V _o . Из формулы делителя напряжения:

, где Z ₁ — импеданс осциллографа (включая емкость кабеля C _C ), так что Z ₁ = R _S || C _S || C _C или

, где C = C _s + C _c .

Z ₂ — полное сопротивление зонда, Z ₂ = R _p || C _p или

Если мы сделаем действительное число, то соотношение не будет зависеть от частоты и не будет разности фаз между V _s и V _o . Используя выражения для Z ₁ и Z ₂ , приведенные выше, вы можете легко проверить, что это условие будет выполнено, когда R _p C _p = R _s C .Поскольку R _s и C определяются объемом и кабелем, при разработке зонда мы можем выбрать соответствующие R _p и C _p . Мы также хотим минимизировать емкостную нагрузку на схему, поэтому мы выбрали C _p Типичный датчик 10: 1 имеет C _p = C / 9 и, следовательно, R _p = 9 R _s . Это в 10 раз снижает емкостную нагрузку прибора на цепь за счет уменьшения амплитуды в том же самом множителе; справедливая торговля высокочастотными измерениями.Есть также пробники 100: 1.

Если импеданс пробника не согласован должным образом с внутренним импедансом осциллографа, система действует как фильтр, а затухание зависит от частоты. К счастью, есть простой способ отрегулировать импеданс пробника, поскольку C _p является небольшим подстроечным конденсатором, а R _s остается постоянным. Фильтр искажает прямоугольную волну, поэтому подстроечный конденсатор можно отрегулировать, наблюдая за искажением прямоугольной волны на экране осциллографа.Осциллографы оснащены внутренним генератором прямоугольных импульсов для упрощения настройки пробника. Клемма для тестирования щупа находится на передней панели осциллографа. Конденсатор зонда регулируют до тех пор, пока не будет искажения прямоугольной волны.

Зонд — очень удобное устройство, которым постоянно пользуются профессионалы. Отныне вы тоже должны им пользоваться!

Измерение импеданса осциллографа

Измерить внутреннее сопротивление осциллографа (R _S ) очень просто; как сопротивление вольтметра, используя источник постоянного тока.Для измерений внутреннего прицела Разумеется, необходимо использовать емкостной источник переменного тока. Внешний резистор R ставится последовательно с источником напряжения (вместо щупа на рис. 5).

Из формулы делителя напряжения: где Z ₁ — импеданс осциллографа (включая емкость кабеля C _c ), так что Z ₁ = R _s || C _s || C _c или где C = C _s + C _c .
Z ₂ — это просто внешнее сопротивление R, Z ₂ = R

Измерение амплитуд V _o , V _s из V _o и V _s дает:

, где красными буквами обозначены комплексные переменные, а a и b — действительные, а мнимые части отношения импедансов в последнем уравнении.

PRELAB

Если внутреннее сопротивление осциллографа R _S = 1 МОм, его емкость составляет C _S = 25 пФ, а кабель, соединяющий зонд с осциллографом, имеет емкость C _C = 150 пФ, найдите значения требуемого зонда. сопротивление R _P и емкость C _P для затухания 10: 1.Убедитесь, что такое же затухание действительно и для измерений постоянного тока.

Совет: рассмотрите независимо два делителя напряжения, один резистивный, а другой емкостной. Обратите внимание, что они подключены параллельно и должны давать одинаковое затухание.

ЛАБОРАТОРИЯ

Необходимое оборудование со склада: зонд осциллографа, коробка замены сопротивления, макетная плата, ведет.

1. ИЗМЕРЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО ИМПЕДАНС ОСЦИЛЛОСКОПА.

Входной импеданс осциллографа — это сложная величина, которая может быть представлена ​​сопротивлением, параллельным емкости между входной клеммой осциллографа и землей. Таким образом, импеданс зависит от частоты.

a) Сначала определите внутреннее сопротивление осциллографа с помощью сигнала постоянного тока. Используйте тот же метод, что и для измерения внутреннего сопротивления вольтметра. Для этого измерения вы можете использовать коробку для замены сопротивления.Выберите сопротивление, при котором напряжение упадет примерно до 1/2 напряжения, измеренного напрямую (без сопротивления).

b) Повторите измерение, но вместо постоянного тока используйте синусоидальный сигнал с частотой, при которой импеданс осциллографа значительно отличается от измерения a). Поскольку импеданс осциллографа переменного тока ниже, чем его импеданс постоянного тока (из-за параллельной емкости), используйте резистор меньшего значения, чем в a). Более того, напряжение, измеряемое осциллографом, теперь зависит также от частоты, поскольку соотношение делителя напряжения, образованного внешним резистором, и импеданса осциллографа зависит от частоты.Резистор на несколько десятков килоом и частотой несколько десятков килогерц — хороший выбор. В этом случае не используйте коробку замены сопротивления, так как ее емкость может повлиять на измерение.

c) Используя имеющийся в лаборатории измеритель емкости, во время этих измерений измерьте емкость коаксиального кабеля, подключенного к осциллографу. Емкость кабеля влияет на емкость осциллографа, видимую схемой. Определите также длину кабеля и рассчитайте его емкость на единицу длины.

2. ЗОНД.

2.1. Проверьте свой зонд осциллографа, подключив его к терминалу калибровки зонда на вашем прицеле (небольшой язычок обычно с отверстием на передней панели). Правильно настроенный пробник должен давать одинаковое затухание для всех частот, что означает, что он пропускает прямоугольный сигнал без искажений. Если вы не видите идеальную прямоугольную волну, с помощью небольшой отвертки отрегулируйте подстроечный конденсатор пробника, который настраивает C _p .

2.2. Чтобы увидеть преимущества использования пробника, сделайте резистивный делитель напряжения 2: 1, используя равные резисторы от 50 кОм до 100 кОм. Конкретные значения сопротивления не критичны, если вы знаете их соотношение; проверьте это цифровым омметром. Измерьте затухание синусоиды на двух частотах, в диапазоне 10 кГц и 100 кГц, используя (а) осциллограф без пробника (б) осциллограф с пробником.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕПИ (дома).

Смоделируйте схему, представляющую пробник осциллографа (рис.5). Использовать значения R _S , C _S и C _C , исходя из ваших измерений и соответствующих значений из R _P и C _P для затухания 1:10.

a) Смоделируйте эффект настройки C _P (слегка увеличивая и уменьшая его от «идеального» значения) от формы прямоугольной волны на входе зонда. Сравните также частотные характеристики настроенного и расстроенного зонда.

b) Моделирование измерений 2.2 с и без зонд.

ОТЧЕТ

1. Рассчитайте R _S из измерения постоянного тока в 1. При известном значении R _S и измерения переменного тока в 1, рассчитайте C _s (см. введение в эту лабораторию). Не забываем вычесть кабель емкость. R _S и C _S определяют входной импеданс объема.
2. Объясните результат измерений в 2.2.
3. Тот факт, что зонд осциллографа ослабляет сигнал, не кажется Преимущество. Почему же тогда зонд так полезен при измерениях прицела?

Как использовать входное сопротивление в цепях и линиях передачи | Блог

Захария Петерсон

| & nbsp Создано: 3 августа 2021 г.

Входной импеданс — один из тех терминов, который немного обсуждают без особого контекста.Разработчики, которые разбираются в тонкостях теории линий передачи, должны понимать, как использовать это для определения того, что квалифицируется как «электрически длинное» межсоединение, а не просто использовать значение длины волны 10%, как правило. Входное сопротивление в цепях следует той же идее, хотя мы обычно не рассматриваем цепь как имеющую линии передачи, соединяющие разные компоненты.

Входное сопротивление — важный аспект понимания соединений линий передачи между различными компонентами электроники.Входной импеданс в основном используется в радиочастотном дизайне, но его можно использовать для разработки передаточных функций в высокоскоростном дизайне, которые затем можно использовать для прогнозирования импульсных характеристик с использованием причинных моделей. Один из моментов, который почти никогда не рассматривается при работе с входным импедансом, — это то, как межсоединения между компонентами изменяют импеданс, наблюдаемый при распространении сигналов. Я покажу несколько простых примеров того, как это возникает и как он определяет реальный входной импеданс ваших сигналов.

Общие сведения о входном импедансе

В предыдущей статье я представил набор определений для линий передачи, который включает входное сопротивление.Не повторяя все в этой статье, я кратко резюмирую важные определения, относящиеся к входному импедансу, характеристическому импедансу, линиям передачи и цепям.

Входное сопротивление цепи

Если мы посмотрим на типичную схему, она может иметь несколько импедансов, как показано на диаграмме ниже. В этом концептуальном примере у нас есть драйвер с некоторым определенным выходным сопротивлением (Z _из ), а схема имеет различные импедансы, которые в совокупности образуют входное сопротивление.В приведенном ниже примере входное сопротивление — это просто эквивалентное сопротивление Z _в = Z ₁ + (Z ₂ || (Z ₃ + Z ₄ )).

Когда драйвер возбуждает схему, существует коэффициент отражения (S11) между выходным импедансом Z _{на выходе драйвера} и входным сопротивлением Z _{на входе} схемы. Согласовав импедансы, мы получаем либо минимальное отражение (равные входные и выходные импедансы), либо максимальную передаваемую мощность (сопряженное согласование), либо оба одновременно для резистивных сопротивлений.О чем не говорит входное сопротивление, так это о том, что происходит между каждым из элементов внутри схемы. Между любым из четырех импедансов, составляющих цепь, могут быть отражения.

В современных компонентах, требующих контроля импеданса, применяется оконечная нагрузка на кристалле, которая дает надежное значение импеданса в широкой полосе пропускания. На очень высоких частотах выходное сопротивление снова станет реактивным из-за паразитных характеристик корпуса (емкости кристалла и индуктивности выводов / соединительных проводов), что ограничит передачу мощности от драйвера к нагрузке.

Это охватывает основы компонента драйвера, который подключается непосредственно к цепи. Что происходит, когда у нас теперь есть линия передачи между драйвером и цепью нагрузки?

Линия передачи + цепь

Теперь, если есть линия передачи между драйвером и приемником, у нас есть «новый» входной импеданс, расположенный рядом с компонентом источника. Этот входной импеданс теперь зависит от характеристического импеданса линии передачи, длины линии и постоянной распространения вдоль линии.

Здесь мы получаем определение критической длины линии передачи; он основан на соотношении между константой распространения, длиной линии и частотой, любое правило, касающееся времени нарастания, является всего лишь приближением и не должно использоваться в высокоскоростном или ВЧ-проектировании. Это также один из тех случаев, когда большинство руководящих принципов заканчиваются, и они не продолжают исследовать реальные ситуации в ВЧ-проектировании или высокоскоростном проектировании.

Входное сопротивление каскадных элементов

Теперь нам нужно рассмотреть реальную ситуацию, когда у вас есть несколько элементов на линии передачи или даже несколько линий, все каскадно соединенных, чтобы сформировать более сложную сеть.Каков входной импеданс в этом случае?

Давайте рассмотрим типичную ситуацию, с которой вы можете столкнуться при проектировании RF или при маршрутизации PCIe, когда у вас есть конденсатор связи переменного тока, подключенный к линии. В РЧ-ситуации на радиолокационных частотах или с сигналами с очень высокой полосой пропускания, обнаруженными в новых поколениях PCIe или, возможно, в высокогигабитном Ethernet, межсоединение будет действовать так, как если бы между каждым участком линии были две секции линии передачи. Какое же тогда входное сопротивление при каскадном соединении трех элементов?

Ответ: входной импеданс источника связан с входным сопротивлением во всех последующих секциях.Это индуктивная проблема, как определено на диаграмме ниже. Конденсатор будет иметь собственное значение входного сопротивления (Z _inC ), которое зависит от входного сопротивления линии передачи №2 и сопротивления нагрузки. Оба входных сопротивления будут определять входное сопротивление линии передачи №1.

Надеюсь, вы видите, как это индуктивное рассуждение продолжается бесконечно. Вышеупомянутая ситуация примерно такая же сложная, как и в высокоскоростной цифровой системе, если только вам не нужно пересекать соединитель, и в этом случае вы будете иметь дело с каскадными S-параметрами.В ВЧ-системах это может стать очень сложным, если вам теперь нужно спроектировать сети согласования импеданса, а размер системы может стать большим по мере того, как вы будете работать над согласованием импедансов между каждой секцией системы. В JPIER есть отличная статья о реализации этого метода для разветвленных и каскадных систем:

.

Один нерешенный вопрос, который должен возникнуть из вышеупомянутой системы: каковы S-параметры на входе? Поскольку у нас есть каскадная система, вам необходимо определить каскадную матрицу S-параметров для этой сети.Использование итеративного входного импеданса, показанного выше, дает вам S11 на входном порту, но это все. Чтобы получить полные S-параметры, вам нужно будет использовать матричное вычисление, включающее каскадируемый набор параметров; Параметры ABCD идеальны. Фактически, если вы вычислите это с помощью MATLAB, в их документации указано, что они используют преобразование ABCD в S-параметр, чтобы получить каскадные S-параметры для указанной выше сети. Эти расчеты рекомендуется провести, поскольку они могут лечь в основу измерений для оценки конструкции межсоединения.

После того, как вы определили необходимый входной импеданс и разработали правила проектирования, вы можете провести трассировку и обеспечить целостность сигнала с помощью инструментов маршрутизации в Altium Designer ^® . Когда вам нужно оценить целостность сигнала и извлечь сетевые параметры в макете печатной платы, пользователи Altium Designer могут использовать расширение EDB Exporter, чтобы импортировать свой проект в полевые решатели ANSYS и выполнить ряд симуляций SI / PI. Когда вы закончите разработку и захотите передать файлы производителю, платформа Altium 365 ^™ облегчит совместную работу и обмен вашими проектами.

Мы только прикоснулись к возможностям Altium Designer на Altium 365. Начните бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.

Ридли Инжиниринг | — [059] Измерения входного импеданса и коэффициенты усиления контура

Взаимосвязь между усилением контура и входным сопротивлением

Введение

В этой третьей части этой серии статей доктор Ридли обсуждает четвертое важное измерение частотной характеристики, выполненное во время полной характеристики импульсного источника питания.Входное сопротивление замкнутого контура измеряется как отрицательное сопротивление на низких частотах. Входной импеданс источника питания также усложняется включением параметров входного фильтра в большинство выполняемых практических измерений.

Измерения передаточной функции источника питания

Существует четыре основных передаточных функции, которые характеризуют характеристики импульсного источника питания в режиме слабого сигнала. Это следующие:

1. Коэффициент усиления и фаза контура — определяет стабильность вашей конструкции и доступный запас для учета вариаций в компонентах.
2. Выходное сопротивление — определяет регулировку выхода, динамическую реакцию на нагрузку и восприимчивость к сложной нагрузке.
3. Audiosusceptibility — определяет передачу шума от входа к выходу.
4. Входное сопротивление — определяет чувствительность системы питания к входному фильтру или компонентам входной системы питания.

Первые три параметра, усиление контура, выходное сопротивление и аудиовосприимчивость обсуждались в первых двух статьях этой серии.Настоятельно рекомендуется проводить все три измерения для каждого импульсного источника питания, который вы проектируете и производите. Измерение контура необходимо для гарантии стабильности в течение всего срока службы источника питания, а выходное сопротивление дает исчерпывающую информацию о характеристиках при колебаниях нагрузки. Измерение восприимчивости к звуку очень полезно для демонстрации подавления шума от входного источника к выходному.

Измерение входного импеданса дает информацию о характеристиках входных клемм источника питания.Обычно это требование пакета документации в аэрокосмической промышленности. Как и при измерении восприимчивости к звуку, сигнал должен подаваться поверх входной шины высокой мощности. После того, как вы настроили свое испытательное оборудование для измерения восприимчивости к звуку, измерения входного импеданса сделать несложно.

Вход Импеданс Измерения

Измерение входного импеданса может предсказать, насколько хорошо источник питания будет интегрирован в систему.Если входное сопротивление слишком низкое, это может привести к перегрузке источника и возникновению неблагоприятных взаимодействий с системой. Для измерения входного импеданса источник напряжения должен быть включен последовательно со входом источника питания, как показано на рисунке 1.

Рис. 1: Входное сопротивление измеряется путем добавления сигнала напряжения на входных клеммах источника питания и измерения входного напряжения и возмущений входного тока.

На рис. 2 показано, как это реализуется на практике с использованием анализатора частотной характеристики и нескольких дискретных устройств.Выход анализатора подключается к широкополосному изолятору, который затем подключается по переменному току к полевому транзистору, подключенному в качестве повторителя напряжения. Размер и номинальные параметры полевого транзистора могут варьироваться в зависимости от уровня мощности и уровня напряжения преобразователя, который приводится в действие. Этот метод ввода намного проще и экономичнее, чем включение мощного усилителя последовательно с источником входного сигнала, и позволяет вводить достаточный сигнал для большинства приложений.

Единственное различие между этой настройкой и настройкой для восприимчивости к звуку состоит в том, что сигналы, отправляемые на анализатор, отличаются.Для измерения входного импеданса канал B анализатора измеряет возмущение входного напряжения, а канал A измеряет возмущение входного тока. Ток измеряется с помощью какого-либо преобразователя — небольшого чувствительного резистора, трансформатора тока или активного пробника.

Входное сопротивление порта: ZIN

Входное сопротивление порта: ZIN

ZIN вычисляет входной импеданс, смотрящий на порт, когда все остальные порты терминированы. используя импедансы, указанные на оконечных устройствах порта.Обратите внимание, это не будет то же, что и Z _ii с использованием z-параметров, поскольку z-параметры завершают все другие порты с разомкнутыми цепями. Единственный случай, когда они будут совпадать, будет для одного сеть портов.

Имя	Тип	Диапазон
Имя источника данных	Подсхема	от 1 до 1000 портов
Индекс порта	Целое число	1 до 1000

ПРИМЕЧАНИЕ: Все измерения будут иметь дополнительные параметры, которые позволяют указать конфигурацию построения для параметров развертки.Эти параметры динамические; они меняются в зависимости от того, какой источник данных выбран. См. «Анализ параметров развертки» для получения подробной информации о настройке этих параметров.

Это измерение возвращает комплексное значение. Комплексное измерение может отображаться как действительное значение, указав величину, угол, действительную или мнимую составляющую в Диалоговое окно «Добавить / изменить измерение».

.