Что такое полное электрическое сопротивление или импеданс?
Отбросьте в сторону все ваши умные книги — мы займемся практикой.
Вы когда-либо пробовали разобраться, что такое полное электрическое сопротивление, которое еще называют импедансом? Если раньше вы уже успели окунуться в эту тему, то скорее всего, уже нахватались жаргонных словечек, таких как «фазовый вектор», «соотношения фаз» и даже «реактивное сопротивление». Какого черта, что все это значит?
Не все из нас по образованию инженеры-электрики. Некоторые в свободное время просто возятся с электроникой, но никогда не касаются строгих математических обоснований, которые вы изучали в университете. Однако это не означает, что отсутствие понимания, что такое полное электрическое сопротивление должно стать препятствием. Если вы планируете работать с электронными устройствами переменного тока, то вам нужно знать, что такое полное сопротивление, и как оно влияет на вашу электрическую цепь.
Давайте выясним это!
Не совсем яблочко от яблоньки
Лучший способ понять, что же такое полное электрическое сопротивление – это сравнить его с чем-то уже вам известным, скажем – «простым» сопротивлением. Так мы сможем дать исчерпывающее определение полного электрического сопротивления одной фразой:
Полное электрическое сопротивление – это вид сопротивления, зависящее от частоты.
Вот и всё. Сейчас вы можете остановиться и записать еще одно слово в ваш словарь инженера-электрика. Просто и понятно: полное электрическое сопротивление – вид сопротивления, которое зависит от рабочей частоты электрической цепи. Но, разумеется, это еще не всё.
Резисторы выполняют в цепи постоянного тока чрезвычайно простую работу. Они оказывают сопротивление току, протекающему через какой-либо металл, например медь. Вы добавляете резистор на 220 кОм в цепь постоянного тока, и получаете определенное уменьшение тока, который втекает в резистор с одной стороны, и вытекает из него с другой стороны. Резисторы, подобно другим чисто омическим компонентам электрической цепи, не думают о том, какую же частоту выдает источник тока. Они просто делают то, что должны делать – оказывают некое постоянное сопротивление току.
Но что произойдет, если вы начнете работать с электроникой с питанием от источника переменного тока? Источник переменного тока не просто дает 5 В для питания вашей схемы. Кроме нового источника тока вы получили новые переменные, с которыми необходимо считаться. Например, сюда входит заранее известная частота переменного тока в сети питания. В Соединенных Штатах Америки частота тока в электрической сети составляет 60 колебаний в секунду (60 Гц). За океаном, в Европе, частота тока в сети 50 Гц.
прямую линию, переменный ток (АС) колеблется с определенной частотой.
В итоге получается следующее: в электронных устройствах, использующих переменный ток, необходимы не только активные компоненты, такие как резисторы, задачей которых является оказание сопротивления электрическому току, также нужны компоненты, которые могут реагировать на изменения тока и частоты, например конденсаторы и катушки индуктивности. В противном случае электрическая схема не будет работать так, как задумывалось. Зная все это уже можно посчитать полное сопротивление, которое является старшим братом активного сопротивления. Полное электрическое сопротивление включает в себя и активное, и реактивное сопротивления. Это можно записать в виде выражения:
Полное сопротивление = активное сопротивление + реактивное сопротивление
Но что такое реактивное сопротивление?
Реактивное сопротивление бывает двух видов в зависимости от используемого реактивного компонента. Сюда входит:
Индуктивное реактивное сопротивление
Оно встречается в цепях, где есть своего рода электромагниты, влияющие на магнитное поле электрической цепи. Еще их называют катушками индуктивности. Катушки индуктивности имеют низкое полное электрическое сопротивление на низких частотах и высокое полное электрическое сопротивление на высоких частотах.
Разные катушки индуктивности. Обратите внимание на общность
конструкции – медный провод намотан на магнит, образуя катушку.
Емкостное реактивное сопротивление
Оно встречается там, где электрическое поле между двумя проводящими поверхностями вызывает накопление заряда. Такие устройства еще называют конденсаторами. Конденсаторы имеют высокое полное электрическое сопротивления на низких частотах и низкое полное сопротивление на высоких частотах.
Конденсаторы встречаются всех форм и размеров.
Соберем электрическую цепь переменного тока из резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов. Теперь вы сможете не только оказывать сопротивление электрическому току, но и накапливать и высвобождать энергию. Если резисторы сохраняют постоянное сопротивление вне зависимости от изменяющихся условий, то сопротивление катушек индуктивности и конденсаторов изменяется в зависимости от частоты проходящего через них электрического сигнала. Когда конденсаторы и катушки индуктивности вместе оказывают сопротивление и накапливают/высвобождают энергию, тогда и говорят о полном электрическом сопротивлении.
Как измерить полное электрическое сопротивление
Соединим все детали вместе в простую электрическую цепь. Взглянем на рисунок ниже: это цепь с источником питания постоянного тока. Ток течет через резистор. Весьма просто, верно? Чем больше сопротивление резистора в цепи, тем меньше будет ток.
Простая цепь постоянного тока с резистором
на 100 Ом для ограничения силы тока.
Что произойдет, если мы добавим в электрическую цепь источник питания переменного тока, катушку индуктивности и конденсатор? Теперь в цепи есть два дополнительных компонента, каждый из которых по своему оказывает сопротивление электрическому току. Как и резистор, они оба препятствуют прохождению электрического тока, при этом также воздействуют на ток. Если суммировать активное сопротивление резистора и активное и реактивное сопротивления конденсатора и катушки индуктивности, то получится полное электрическое сопротивление или импеданс.
В цепи переменного тока последовательно соединены резистор, катушка индуктивности и конденсатор
Постойте! Чтобы рассчитать полное электрическое сопротивления недостаточно просто сложить активные и реактивные сопротивления. Обычно в большинстве учебных пособий с этого момента начинается изобилие математических формул, поэтому дальше читайте не спеша.
Расчет полного электрического сопротивления конденсатора
Чтобы найти полное электрическое сопротивление конденсатора, вы можете воспользоваться следующей формулой. В ней Xc – полное электрическое сопротивление, которое необходимо найти. Оно измеряется в Омах. Переменная f – это частота сигнала, проходящего через конденсатор, а C – емкость конденсатора.
Расчет полного электрического сопротивления катушки индуктивности
Чтобы найти полное электрическое сопротивление катушки индуктивности, вы можете воспользоваться следующей формулой. В ней XL – полное электрическое сопротивление, которое необходимо найти. Оно измеряется, опять же, в Омах. Переменная f – это частота сигнала, проходящего через катушку индуктивности, а L – индуктивность.
Эти формулы правильны и прекрасны, если вы хотите рассчитать полное электрическое соединение отдельных компонентов электрической цепи, но что же делать, если нужно найти полное сопротивление всей цепи? Теперь все еще более усложняется.
Перед тем, как мы перейдем к нашей последней формуле, мы хотим предложить вашему вниманию калькулятор полного электрического сопротивления, который может упростить вам жизнь: Калькуляторы полного сопротивления от Keisan.
Расчет полного электрического сопротивления цепи
Чтобы выполнить расчет, вам необходимо обратиться за помощью к теореме Пифагора. Как мы уже рассказали выше, в цепях переменного тока действуют и активное, и реактивное сопротивления, вместе образуя полное электрическое сопротивление. Но простое суммирование активного и реактивного сопротивления не имеет смысла. Мы можем объяснить, почему это так, но тогда нам придется рассказать о премудростях фазовых векторов и о правилах работы с ними, а для этого понадобится отдельный блог.
Когда вы сталкиваетесь с расчетом полного электрического сопротивления всей цепи, вам может помочь то, что называется треугольником сопротивлений, который показан на рисунке ниже.
Треугольник сопротивлений упрощает расчет
полного электрического сопротивления цепи.
Наиболее важная часть этого треугольника – его гипотенуза, дает величину полного сопротивления цепи, которое представляет собой квадратный корень из суммы квадратов активного и реактивного сопротивлений. Если вы подставите их в данную формулу, то сможете найти полное сопротивление электрической цепи. В ней Z – это искомое полное электрическое сопротивление цепи, R – полное активное сопротивление, X – полное реактивное сопротивление.
Практическое применение полного электрического сопротивления
Становится понятно, в конце концов, что после всех наших объяснений разобраться, что такое полное электрическое сопротивление, несложно, не так ли? Существуют десятки бесплатных калькуляторов, которые помогут вам выполнить расчеты. Что вам на самом деле нужно – это знать, что полное сопротивление работает так же, как активное сопротивление, ограничивая ток в цепи переменного тока.
Способность таких компонентов, как конденсаторы и катушки индуктивности реагировать на постоянные изменения переменного тока, делает их уникальными. Благодаря полному сопротивлению в вашей цепи можно организовать нечто похожее на электрический щит с защитными автоматами, которые реагируют на неожиданные скачки электричества, защищая от выгорания домашнюю электропроводку. Можно также сказать спасибо полному сопротивлению за то, что вы можете носить с собой ноутбук с полностью заряженным аккумулятором, не опасаясь его взрыва.
Когда дело доходит до работы с устройствами с питанием от источника переменного тока, будь то ноутбук или электрощит в вашем доме, стоит быть благодарным полному электрическому сопротивлению. И помните, полное электрическое сопротивление – это просто старший брат привычного активного сопротивления, который объединяет активное и реактивное сопротивления в одной простой формуле.
Полное сопротивление — электрическая цепь
Полное сопротивление — электрическая цепь
Cтраница 1
Полное сопротивление электрической цепи переменному току зависит не только от параметров цепи, но и от частоты переменного тока. Эта зависимость, выражаемая законом Ома (4.7) при последовательном включении элементов цепи переменного тока, имеет довольно сложный вид. [1]
Так как полные сопротивления электрических цепей
Что называют полным сопротивлением электрической цепи переменного тока. [4]
Какие параметры определяют полное сопротивление электрической цепи при переменном токе. [5]
Из чего складывается полное сопротивление электрической цепи
Эта величина характеризует полное сопротивление электрической цепи переменному току и называется импедансом. [7]
В процессе контроля полные сопротивления электрических цепей изменяются от десятков ом до десятков мегом. Поэтому источники питания рассмотренных схем сравнения должны быть достаточно мощными и стабильными. Нестабильность этого напряжения увеличивает общую погрешность и, следовательно, не должна превышать допустимое значение. [8]
Эта величина характеризует полное сопротивление электрической цепи
Какие параметры определяют полное сопротивление электрической цепи при переменном токе. [10]
При выполнении условия (5.16) полное сопротивление электрической цепи принимает максимальное значение ZR. Максимальному значению полного сопротивления такой электрической цепи соответствует минимальное значение силы тока. Следовательно, при выполнении условия (5.16), называемого условием резонанса токов в колебательном контуре, сила тока в общей цепи минимальна. [11]
От каких величин зависит полное сопротивление электрической цепи
Из этого выражения следует, что полное сопротивление электрической цепи переменного тока зависит не только от параметров соответствующей цепи, но и от частоты питающего напряжения; причем для линейной цепи значение как полного сопротивления, так и его составляющих не зависит от значения подводимого напряжения. [13]
Выходной трансформатор служит для согласования выходного полного электрического сопротивления каскада электронной аппаратуры с полным сопротивлением нагрузки, а согласующий-для согласования различных полных сопротивлений электрических цепей
Страницы: 1 2
HydroMuseum – Полное сопротивление
Выберите терминПаводокПазПараметры технического состоянияПарето множествоПарето точкаПарниковый эффектПаровая машинаПарогазовая установка (ПГУ)Паспорт прочности сооруженияПервичная обмоткаПереброска стокаПерекрытие рекиПеременный трехфазный токПеремычкаПеренапряжениеПереносное заземлениеПерепад восстановленияПерепадыПереток электроэнергииПереходный период токаПереходный процессПериод собственных колебанийПик нагрузкиПионерный способ перекрытия рекиПлавкий предохранительПланирование на ГЭСПлита фундаментнаяПлоский затворПлотинаПлощадка монтажнаяПлощадь зеркала водохранилищаПневматическое хозяйствоПоверхность депрессииПоворотно-лопастная гидротурбина (Каплана)ПовреждениеПовышающий трансформаторПодача насоса (расход)Подвесной генераторПодготовка основанияПодземный контурПодошва плотиныПодпорПодпорная стенаПодпорные сооруженияПодпятник, подшипникПодрядный способ строительства, ремонтаПодстанция трансформаторнаяПодхват затвораПодшипник гидрогенератораПодшипниковые токиПодъемно-транспортное оборудованиеПожаротушение генератораПоказатель диапазона работы ГАЭСПолезный объем водохранилищаПолзучесть бетонаПолное сопротивлениеПолный объем водохранилищаПоловодьеПолузапрудыПолупик графика нагрузкиПолюс ротораПомещение без повышенной опасностиПомещение вспомогательноеПомещение особо опасноеПомещение с повышенной опасностьюПомпажПонурПоперечная компенсацияПоперечная циркуляция потокаПористость грунтаПоровое давлениеПороговый неотпускающий токПороговый ощутимый токПоследовательность возведения гидроузлаПосредники на рынке электроэнергииПостоянная нагрузкаПостоянные ГТСПостоянный токПотенциально опасное состояние сооруженияПотери в генератореПотери воды из канала на испарениеПотери воды из канала на фильтрацииПотери на коронуПотери напораПотери привода агрегата ГАЭСПотребление кислородаПоузловой метод ремонтаПравила безопасности при обслуживании электрооборудованияПравила диспетчерскиеПравильное эксплуатационное использованиеПредаварийное состояние сооруженияПредельные состояния сооруженийПредельный ток отключенияПреобразователи давления, силПриливная электростанция (ПЭС)ПриливыПриплотинная ГЭСПрисоединённая массаПриток водыПриточность боковаяПробивное напряжениеПродажа электроэнергииПродольная компенсация (УПК)Проект организации строительства (ПОС)Проект производства работ (ППР)Проектирование, стадии технико-экономическое обоснование (ТЭО)Проектирование, стадии технический проектПроектирование, стадии чертежи исполнительныеПроектирование, стадии чертежи рабочиеПроектное задание (ПЗ)ПроисшествиеПромыв отстойникаПромывные устройстваПромышленно-производственный персоналПропеллерная турбинаПропуск воды при строительствеПропуск воды через недостроенное сооружениеПропуск льдаПропускная способность турбиныПроранПротекторное покрытиеПротивоаварийная автоматикаПротиводавлениеПротивофильтрационные устройстваПроточная часть турбиныПроходной изоляторПроцесс переходный внезапныйПроцесс переходный на ГАЭСПроцесс переходный плановыйПроцесс переходный продолжительностьПрочность бетонаПрямая последовательностьПульсация потокаПуск агрегатаПуск агрегата асинхронный прямойПуск агрегата асинхронный с понижением напряженияПуск агрегата на ГАЭСПуск агрегата синхронный при помощи дополнительной машиныПуск агрегата синхронный частотныйПуск ГЭСПускательПусковой комплексПути подъездныеПьезодинамометрПьезометр
Полное сопротивление
Полное сопротивление – величина, характеризующая сопротивление электрической цепи току. Полное сопротивление синусоидальному току выражается отношением действующего напряжения U к действующему току I в этой цепи, где r и x — активное сопротивление и реактивное сопротивление. Измеряется в омах.
Расчет полного сопротивления в цепи переменного тока — импеданс
Понятие импеданса используется в разных сферах науки. Существуют разные его формы: гидродинамический, артериальный (медицинский термин, состоит из статического и кинетического компонентов), используемый при измерении гидростатического давления. Есть и электрический импеданс, описывающий полное сопротивление цепного фрагмента. Электрику необходимо знать, от чего зависит и как вычисляется эта величина в однофазных и трехфазных цепях с трансформаторами тока и иными компонентами.
Импеданс описывает сопротивление всей цепи
Что такое импеданс
Это понятие описывает комплексное сопротивление цепи или ее межузлового участка. Оно было введено лондонским инженером и физиком О. Хевисайдом в 1886 году. В состав полного сопротивления цепи входят активная и реактивная компоненты. Фазовый сдвиг и само значение импенданса при электротоке, чья кривая имеет форму синусоиды, могут быть рассчитаны с ориентиром на то, каким образом соединены входящие в цепь компоненты.
Аналогия с электрическим сопротивлением проводника на примере резистора
Чтобы суметь рассчитать импеданс цепи, нужно представлять, как себя ведут различные входящие в нее элементы: катушки индуктивности, резисторные и емкостные детали, с точки зрения вклада в составляющие общей резистивности цепи.
Активное сопротивление
Резистор относится к числу пассивных деталей цепи, не содержащих внутренних источников электроэнергии, при этом почти все создаваемое им противодействие приходится на активную компоненту. Реактивная составляющая если и присутствует, то настолько мала, что ею зачастую принято пренебрегать. Это связано с тем, что отношение напряжения на деталь и электротока, проходящего через нее, не зависит от их частоты. Когда к резисторной детали присоединяют источник напряжения (обозначим его U), через нее будет идти электроток значением I. Если к концам радиодетали подсоединяют источник тока, равного I, между ними будет иметь место падение напряжения U.
Важно! Выражение для сопротивления резистора можно записать так: R=U/I.
Резисторы – источники активного сопротивления
Реактивное сопротивление
К основным компонентам электроцепей, несущим такую нагрузку, относятся дроссели (и подобные им индуктивные элементы) и конденсаторы. При достижении резонанса наблюдается наименьшее значение общего противодействия подключенных последовательно конденсатора и дросселя и наибольшее – включенных параллельно.
Индуктивная нагрузка
Если индуктивный дроссель подключить к постоянному току, на нем будут наблюдаться следующие эффекты: резистивность будет приближаться к нулевому значению, а при пропускании электротока через катушечный элемент падение напряжения будет отсутствовать, независимо от токовой величины:
R=U/I=0/I=0.
Такие цифры справедливы для идеального дросселя, на практике они все же несколько отклоняются от нуля. Если к детали будет приложен переменный ток, напряжение между катушечными выводами будет отличным от нуля.
Катушка индуктивности
Емкостная нагрузка
При включении идеального конденсаторного элемента в сеть с постоянным напряжением его резистивность будет иметь очень большую величину, стремящуюся к бесконечной. Когда к радиодетали прикладывают такое напряжение, проходящий через нее ток будет равен нулю. Если к выводам конденсатора подсоединить источник переменного напряжения, ток будет ненулевым.
Детали, обладающие емкостью
Данные эффекты, наблюдаемые на емкостных радиодеталях и катушках, нельзя описывать в категориях активного противодействия в условиях константного электротока, так как последнее подразумевает стабильное, независимое от условий и не изменяющееся во времени отношение электротока и напряжения и исключает явление сдвига фаз между этими величинами. Таким образом, становится целесообразным введение для реактивных деталей характеристики, связывающей электроток и напряжение так, как это делает активное противодействие в омовском законе для константного тока.
Важно! При рассмотрении поведения катушек и конденсаторов под действием гармонических сигналов обнаруживается, что токовая сила и напряжение могут быть связаны константной величиной, которую также называют импедансом. При ее изучении применяется понятие о гармонических сигналах, учитывающее как их амплитудные характеристики, так и особенности, связанные с фазами.
Такое значение импеданса можно определить как частное комплексной амплитуды, которой обладает напряжение приложенного к двухполюсному элементу сигнала, и комплексной амплитуды идущего через элемент электротока. В отношении пассивных электроцепей со стабильными показателями в устоявшемся режиме стоит сказать, что импедансный показатель у них не будет привязанным к течению времени. Если временной параметр при формульной записи не сокращается, то категория импеданса для рассматриваемого двухполюсника окажется неприменимой.
Расчет эквивалентного сопротивления элементов цепи
Определение общего цепного сопротивления будет зависеть от того, какого типа конфигурацию составляют компоненты цепи. Для параллельного и последовательного подключений правила расчета будут неодинаковыми. Опираться при вычислениях нужно на закон Ома.
Согласно ему, у всех последовательно соединенных деталей, подключенных в цепь переменного тока, будет одно и то же значение электротока:
I=U/Z, где Z – общий импеданс цепи.
Напряжения будут различаться и окажутся привязанными к сопротивлениям деталей: на концах резистора его значение будет равно UR = IR (здесь R – активная резистивность элемента), для дросселя – UL = IXL, для емкостного элемента – UC = IXC (XL и XC – реактивные показатели соответствующих устройств). Так как векторы напряженности катушки и конденсатора имеют противоположные направления, суммарный показатель на реактивных деталях будет равен: UX = UL – UC . Противодействие будет равно: X = XL – XC.
Напряжения (общее, реактивное и активное) могут быть представлены в виде прямоугольного треугольника. Из него получается, что U² = UR² + UX². Поскольку противодействия входящих в цепь компонентов пропорциональны напряжениям, имеем Z2=R2+X2=R2+(XL – XC)2.
Для параллельного соединения принято выводить значения импеданса из проводимостей элементов, которые обратны их сопротивлениям. Отсюда 1/z2 = 1/R2 + 1/X2. Таким образом, выходит следующая формула:
Z2=1/(1/R2+(1/ XL – 1/ XC)2).
Общее сопротивление определяется компонентным составом цепи и характером соединения ее элементов. При расчетах показателей используется закон Ома.
Видео
Перевод %d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%bd%d0%be%d0%b5%20%d1%81%d0%be%d0%bf%d1%80%d0%be%d1%82%d0%b8%d0%b2%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5 на шведский
Его сбила машина 20 декабря прошлого года.
Omkom i trafikolycka 20: e december förra året.
OpenSubtitles2018.v3
Я знала, как высоко Бог ценит человека и его тело, но даже это не останавливало меня. Дженнифер, 20 лет
Jag visste att Jehova värderar människokroppen högt, men inte ens det kunde hindra mig.” – Jennifer, 20.
jw2019
Спорим на 20 баксов, что ты не сможешь провести целый день одна.
Jag sätter 140 kronor på att du inte kan vara själv en hel dag.
OpenSubtitles2018.v3
Когда мы помогаем другим, мы и сами в какой-то мере испытываем счастье и удовлетворение, и наше собственное бремя становится легче (Деяния 20:35).
När vi ger ut av oss själva för andra, så hjälper vi inte bara dem, utan vi känner också ett mått av lycka och tillfredsställelse som gör att våra egna bördor blir lättare att bära. (Apostlagärningarna 20:35)
jw2019
Речь и обсуждение со слушателями, основанные на «Сторожевой башне» от 15 июля 2003 года, с. 20.
Tal och genomgång tillsammans med åhörarna, grundat på Vakttornet för 15 juli 2003, sidan 20.
jw2019
20 Оставлена родителями, но любима Богом
20 Övergiven av föräldrar men älskad av Gud
jw2019
Когда в 80-х годах люди якудзы увидели, как легко брать ссуды и «делать» деньги, они создали компании и занялись операциями с недвижимым имуществом и куплей-продажей акций.
När yakuza såg hur lätt det var att låna och tjäna pengar på åttiotalet, bildade de egna bolag och började syssla med fastighetsaffärer och börsspekulationer.
jw2019
Обычно проводят связь между этим древним городом и современной Газой (Газза, Азза), расположенной примерно в 80 км к З.-Ю.-З. от Иерусалима.
Den forntida staden förbinds vanligtvis med det nutida Gaza (Ghazza; Azza), som ligger 80 km västsydväst om Jerusalem.
jw2019
20 Даже преследование или заключение в тюрьму не может закрыть уста преданных Свидетелей Иеговы.
20 Inte ens förföljelse eller fångenskap kan få tyst på hängivna Jehovas vittnen.
jw2019
б) Чему мы учимся из слов, записанных в Деяниях 4:18—20 и Деяниях 5:29?
b) Vad lär vi av orden i Apostlagärningarna 4:18–20 och 5:29?
jw2019
«К одинадцати Апостолам» был причислен Матфий, чтобы служить с ними (Деяния 1:20, 24—26).
Mattias förordnades till att tjäna ”tillsammans med de elva apostlarna”. — Apostlagärningarna 1:20, 24—26.
jw2019
Роберт Коэмс, доцент Торонтского университета, обобщает их взгляды: «Рак легких — через 20 лет.
Robert Coambs, lektor vid University of Toronto, sammanfattade deras inställning: ”Lungcancer riskerar man att få om 20 år.
jw2019
Именно это приводит к счастью, как было сказано царем Соломоном: «Кто надеется на Господа, тот блажен [счастлив, НМ]» (Притчи 16:20).
Detta medför lycka, alldeles som kung Salomo förklarade: ”Lycklig är den som förtröstar på Jehova.” — Ordspråken 16:20.
jw2019
Будьте щедрыми и заботьтесь о благополучии других (Деяния 20:35).
Var generös, och gör saker för andra. (Apostlagärningarna 20:35)
jw2019
Два важнейших события 20 века:
1900-talets största händelser.
OpenSubtitles2018.v3
Через 4 года предполагаемая капитализация достигнет 80 миллиардов долларов.
Om fyra år beräknar experter att den kommer vara värd över 80 miljarder dollar.
ted2019
Вот вам скидка 20% на всё.
Du har 20 procent på allt.
OpenSubtitles2018.v3
Он мертв уже 20 лет.
Han har ju varit död i 20 år.
OpenSubtitles2018.v3
20:24). Павел был готов пожертвовать всем, в том числе жизнью, чтобы успешно завершить забег.
(Apg. 20:24) Han var villig att offra allt, till och med sitt liv, för att komma i mål.
jw2019
Он дал моей дочери воспоминания о чудесных событиях, свидетельствующих о Его любви к ней, а мы с женой обрели более крепкое свидетельство о том, что «чего ни попросите у Отца во имя Моё, что праведно, веруя, что получите, вот, сие будет дано вам» (3 Нефий 18:20).
Han gav min dotter minnet av de där mirakulösa händelserna som ett vittnesbörd om att han älskar henne, och min fru och jag fick båda ett starkare vittnesbörd om att ”vad ni än ber Fadern om i mitt namn, som är rätt, med tro på att ni skall få, se, det skall bli er givet” (3 Ne. 18:20).
LDS
Великий врач, Иисус Христос, применит ценность Своей искупительной жертвы «для исцеления народов» (Откровение 22:1, 2; Матфея 20:28; 1 Иоанна 2:1, 2).
Mästerläkaren, Jesus Kristus, skall använda värdet av sitt försoningsoffer ”till botande av nationerna”.
jw2019
Я не видел вашего сына почти 20 лет.
Jag har inte sett er son på 20 år.
OpenSubtitles2018.v3
Этот эффективный альтруист подсчитал, что на деньги, которые он предположительно сможет заработать за свою карьеру в качестве научного сотрудника, можно было бы вылечить 80 000 слепых людей в развивающихся странах, и при этом у него останется достаточно средств для поддержания достойного уровня жизни.
Han blev en effektiv altruist när han räknade ut att med den summa pengar han troligtvis skulle tjäna genom sin karriär, en akademisk karriär, kunde han skänka tillräckligt för att bota 80 000 människor från blindhet i utvecklingsländer och fortfarande ha tillräckligt mycket kvar för en helt fullvärdig levnadsstandard.
QED
Если бы мысленное перенесение было игральным автоматом, оно давало бы возможность проиграть 50 долларов, 20 долларов, или один доллар.
Om dagdrömmeri var en spelautomat skulle det vara som att ha chansen att förlora 50 dollar, 20 dollar eller 1 dollar.
QED
Полёт длился 7 суток 20 часов 49 минут 4 секунды.
Rymdfärden varade i sju dagar, 20 timmar, 49 minuter och fyra sekunder.
WikiMatrix
Полное сопротивление
Физика > Полное сопротивление
Как определить полное сопротивление тока сети: определение сопротивления электрической сети, формула полного сопротивления для последовательно соединения.
Полное сопротивление — это мера сопротивления, которую схема проявляет при прохождении тока в приложенном направлении.
Задача обучения
- Вывести соотношение между полным сопротивлением, сопротивлением и емкостью.
Основные пункты
- Все напряжения и токи в цепи выступают сложными экспонентами с той же частотой, что и источник.
- Отношение Z = V/I для каждого элемента не зависит от времени, но основывается на частоте источника.
- Для последовательной схемы полное сопротивление:
Термины
- Полное сопротивление – мера противодействия потоку переменного тока в цепи (Z).
- Конденсатор – электронная составляющая, способная сберегать электрический заряд.
- Резистор – электрический компонент, передающий ток в прямой пропорциональности напряжению.
Как определить полное сопротивление тока в сети? Вместо того, чтобы сталкиваться с дифференциальным уравнением, можно представить, что все источники в схеме выступают сложными экспонентами и обладают единой частотой. Этот метод идеально подходит, когда нужно учитывать соотношение фаз (фазовый сдвиг, где ток опережает напряжение).
Комплексный анализ
Для схемы резистора и конденсатора в последовательном соединении источник переменного тока указывается как:
Последовательность RC
vin (t) = Vejωt (V – амплитуда переменного напряжения, j – мнимая единица (j2 = -1), а ω – угловая частота источника переменного тока).
Важно отметить два момента:
- Мы используем строчный алфавит для напряжения источников, чтобы разобраться в том, как они чередуются.
- Мнимая единица отображается как «j».
Комплексное сопротивление
Главное преимущество в предполагаемых источниках заключается в том, что все напряжения и токи выступают сложными экспонентами. Это помогает проследить за поведением каждого элемента в схеме.
Для резистора v = Ri. Из напряжения, приведенного выше, i = V/R ejωt. Так что, напряжение резистора сложное, как и ток с амплитудой I = V/R. Для конденсатора i = C · dv/dt. Пусть напряжение выступает сложной экспонентой (i = jωCVejωt), а амплитуда для нее: I = jωCV.
Отсюда выплывает, что отношение Z = V/I не зависит от времени, но основывается на частоте источника. Это полное сопротивление элемента. Оно отображает соотношение амплитуды напряжения к амплитуде тока. Полное сопротивление резистора приравнивается к R, а сопротивление конденсатора (C) – 1/jωC. Чтобы найти полное сопротивление схемы RС, добавим полное сопротивление двух составляющих: Z = R + 1/jωC.
Поиск реальных токов и напряжений
Так как ejωt = cos(ωt) + jsin (ωt), чтобы найти реальные токи и напряжения, нужно взять действительную часть i(t) и v(t). Полное сопротивление – реальная часть комплексного сопротивления Z. Для последовательной RC-схемы получаем Видно, что амплитуда тока
| Другие результаты | |
| В тот день мне позвонила мама, сказав, что мой 22-летний племянник Пол после нескольких лет борьбы с депрессией покончил жизнь самоубийством. | That was the day I got a phone call from my mom telling me that my 22-year-old nephew, Paul, had ended his life, after years of battling depression and anxiety. |
| Пол и я были очень близки, но я и понятия не имела, как он страдал. | Paul and I were very close, but I had no idea he was in so much pain. |
| Они спрашивали, например: Во время беременности потребляли ли вы дополнительно пол-литра молока в день? | They asked them things like, During pregnancy, did you get your full extra ration of a pint of milk a day? |
| Так же, как раса и пол, возраст является критерием для открытости. | And just like race and sex, age is a criterion for diversity. |
| Все мы, невзирая на возраст, пол, национальность, пожилые люди или станем пожилыми, и если мы не покончим с эйджизмом, он будет подавлять всех нас. | Everyone — all ages, all genders, all nationalities — is old or future-old, and unless we put an end to it, ageism will oppress us all. |
| Но то, как мы их используем, похоже на путешествие по скоростной магистрали, когда вы вдавливаете педаль газа в пол, и остановиться практически невозможно. | But the way we use them is a lot like driving down a really fast, long road, and you’re in a car where the accelerator is mashed to the floor, it’s kind of hard to reach the brake pedal. |
| Дети повалились на пол от смеха. | The boys fell to the ground laughing. |
| Через несколько дней после того, как моему мужу Полу диагностировали рак лёгких IV стадии, мы лежали дома в постели, и Пол сказал: Всё будет хорошо. | A few days after my husband Paul was diagnosed with stage IV lung cancer, we were lying in our bed at home, and Paul said, It’s going to be OK. |
| Я работала терапевтом, а Пол заканчивал обучение на нейрохирурга в тот момент, когда начал терять вес. | I was working as an internist and Paul was finishing his training as a neurosurgeon when he started to lose weight. |
| Через девять часов Пол умер. | Nine hours later, Paul died. |
| Сразу же после того, как Пол узнал о своём диагнозе, он сказал мне: Я хочу, чтобы ты снова вышла замуж. | One of the first things Paul said to me after his diagnosis was, I want you to get remarried. |
| В течение этого времени Пол писал о своём превращении из врача в пациента. | During that time, Paul wrote about his transition from doctor to patient. |
| Вместо пути Пол писал: Я видел только суровую, свободную, сверкающую белую пустыню. | Rather than a path, Paul wrote, I saw instead only a harsh, vacant, gleaming white desert. |
| Когда рак стал прогрессировать и Пол переключился с операций на свою книгу, врач назначил ему специальные лекарства для концентрации внимания. | When the cancer advanced and Paul shifted from surgery to writing, his palliative care doctor prescribed a stimulant medication so he could be more focused. |
| Пол шутил, что это не похоже на беседу с родителями о пестиках и тычинках, где все всё понимают, а потом притворяются, что этого никогда не было. | Paul joked that it’s not like that birds and bees talk you have with your parents, where you all get it over with as quickly as possible, and then pretend it never happened. |
| Когда Пол говорил: Всё будет хорошо, это не означало, что мы сможем вылечить его. | When Paul said, It’s going to be OK, that didn’t mean that we could cure his illness. |
| Чаша весов упала на пол. | Your scale arm has crashed to the floor. |
| Если подумать, до тебя никто не сочетал в себе тот же пол и расу, то же превосходство и то же пристальное внимание к себе. | When you think about it, never been anybody who has intersected gender and race the way you have, the dominance that you have and the scrutiny that you have. |
| И я хочу, чтобы меня уважали без поправки на мой пол, потому что я этого заслуживаю. | And I want to be respected in all of my femaleness because I deserve to be. |
| И если вы ждёте, пока Пол Райан и республиканцы в Конгрессе отвернутся от него, придётся запастись терпением. | So if you’re waiting for Paul Ryan and the Republicans in Congress to flake away, it’s going to take a little while. |
| Оказалось, что существует два фактора, ведущих к неравноправию на экране: пол сценариста и неправильное восприятие зрителя. | It turns out that there are two drivers to inequality on-screen: content creator gender and misperceptions of the audience. |
| Проведённые нами экономические анализы показали, что пол главного героя не играет роли в коммерческом успехе в Соединённых Штатах. | Our own economic analyses show that gender of the lead character doesn’t play a role in economic success in the United States. |
| Прежде чем я продолжу, вы можете поднять руку и спросить меня: Погоди-ка, Пол. | Now, before I go on, some of you may hold up your hands and say, Stop, Paul, wait a minute. |
| Он настолько тяжёлый, что, когда вы вдыхаете его и начинаете говорить, слова оказываются настолько тяжёлыми, что буквально льются по подбородку и капают прямо на пол, затекая во все щели. | It’s so heavy, in fact, that when you breathe it in, whatever words you speak are kind of literally heavy as well, so they dribble down your chin and drop to the floor and soak into the cracks. |
| Первое: мы должны начать с цифровой грамотности СМИ, и, очевидно, что они должны учитывать пол. | Number one: we have to start with digital media literacy, and clearly it must have a gendered lens. |
| Единственное, что отличает имена, которые вы знаете, от имён, которых вы не знаете, — это пол. | Only one thing distinguishes the names that you know from the names that you don’t know: gender. |
| Я встала, но ноги подкосились, и я упала на холодный больничный пол и завыла. | I fling out of my chair and faint onto the gritty hospital floor, wailing. |
| Когда речь идёт о СМИ и политике, всегда кто-то скажет, что пол не имеет значения. | There are those who say gender doesn’t matter when it comes to media and politics. |
| Потому что механике ваш пол абсолютно без разницы. | Because physics doesn’t give a damn about your gender. |
| А теперь не мешало бы выпить пол литра хорошего вина! | Now I’m ready for half a litre of wine! |
| Великий Цезарь окрасил мозаичный пол Сената своей честолюбивой кровью. | Great Caesar stained the Senate floor with his ambitious blood. |
| Книги и бокалы с открытых полок попадали на пол. | Books and glasses fell to the floor from open shelves. |
| Джон Пол со вздохом откинулся на сиденье и закрыл глаза. | John Paul tilted his seat back and closed his eyes. |
| Смертельный Пол был квадратом со стороной в восемь метров. | The Killing Floor was eight meters on a side. |
| Узел и шаль опустились на пол рядом с дверью. | Bundle and shawl went on the floor beside the door. |
| Он волшебным образом удерживает наши книги от падения на пол. | It magically keeps our books from falling on the floor. |
| Эдвард поставил Буфера на пол и поднял руки вверх. | Edward put Buffer down and held up his hands. |
| Остановите эту занудную переработку и бросьте свой мусор на пол. | Stop this recycling and throw your garbage on the floor. |
| Здесь зеркальный пол для танцев, радиола, фонтан… | It has a mirrored dance floor, radiogram, fountain… |
| Во всех комнатах паркетный пол. | The floor in all rooms is parquet. |
| Слез с койки и лёг на пол | I got out of bed and lay on the floor. |
| Холод бросил меч на пол и тоже принял стойку. | Frost threw his sword on the floor and mirrored him. |
| Немедленно снимите эти штуки и бросьте их на пол. | Now unbuckle those things and throw them on the floor. |
| Я хорошо осведомлена о твоей точке зрения, Пол. | I am well aware of your position, Paul. |
| Пол возле его стола был усыпан футболками и платками. | Shirts and kerchiefs littered the floor by his desk. |
| Болевой шок пронзил его костный мозг и поверг на пол. | Shock lanced through his marrow, flung him flat. |
| Пол эхом повторил ее слова и закивал в полном согласии. | Paul echoed her words and nodded in total agreement. |
| Я заставила её прибраться на кухни и вымыть пол. | I made her clean the kitchen and mop the floor. |
| Пол даже в самых темных углах был устлан коврами. | The floor was carpeted, even in its remotest corners. |
| И я дам тебе скидку, Пол цены | And I’ll give you a discount, half price. |
| Пол свидетельствовал против Джека в обмен на свою свободу. | Paul testified against Jack in return for his own freedom. |
| Глициния бросила гребень на пол и повернулась к Сано. | Wisteria flung her comb to the floor and faced him. |
| Мне показалось, что пол слегка прогнулся под моим весом. | The wooden floor seemed to give slightly under my weight. |
| Пол покрыт от стен до стен ковровым покрытием, поэтому я могу смотреть телевизор или делать уроки, сидя на полу. | The floor is covered with wall-to-wall carpeting so I can watch TV or do my homework sitting on the floor. |
| Пол в кухне покрыт линолеумом, потому что это самый удобный вариант для кухни. | The floor of the kitchen is covered with linoleum because it is the most convenient variant for the kitchen. |
| В комнатах — пол паркетный, а в кухне — линолеум. | The floor is parquet in the rooms and linoleum in the kitchen. |
| Мне нужно было поторопиться, так как до отправления поезда оставалость пол часа, а платформа была довольно-таки далеко от кассы. | I had to hurry up, my train left in a quarter of an hour, but the platform was quite a good way from the ticket office. |
| В соответствии с исследованиями Пола Гресси (Пол Гресси, помощник руководителя изучения кинокартин в университете Нью-Йорка) Несмотря на то, что кино организованно коммерчески чтобы продавать развлечение, оно даёт много неофициального образования, Бытует тот факт, что молодой человек по причине его незрелости зачастую более восприимчив к экранному раздражителю, чем взрослые. | According to Paul G. Gressey`s investigations (Paul G. Gressey, Associate Director, Motion Picture Study, New York University) Though organized commercially to sell entertainment, the motion picture industry dispences a great deal of informal education, The fact remains that the youngest person, because of hi immaturity, is very often more receptive to screen stimuli than the adults are. |
| Среди таких факторов: возраст, пол, опыт, семейное происхождение и семейное положение, личность и рекомендации. | Among such factors are: age, sex, experience, family background and marital status, personality and references. |
| Родители возвращаются с работы пол шестого, и около шести мы садимся ужинать. | My parents go home after their work at half past five and we have supper at about six o’clock. |
Определение импеданса по Merriam-Webster
впечатление | \ im-ˈpē-dᵊn (t) s \а : кажущееся сопротивление в электрической цепи протеканию переменного тока, которое аналогично фактическому электрическому сопротивлению постоянному току и представляет собой отношение эффективной электродвижущей силы к действующему току.
б : отношение давления к объему смещения на данной поверхности в среде, передающей звук.
сигналов высокого и низкого импеданса — поддержка
Выходной сигнал большинства электронных устройств в аудиосистеме будет иметь низкий импеданс, обычно 150 Ом или меньше.Однако выход многих пассивных устройств, таких как микрофон с высоким сопротивлением или пассивный гитарный звукосниматель, может иметь гораздо большее выходное сопротивление. В чем разница и почему важно знать, как поступать с этими сигналами в аудиосистеме?
Импеданс (Z) — это мера полного сопротивления току в цепи переменного тока. Он состоит из суммы двух компонентов: сопротивления (R) и реактивного сопротивления (X).
Z = R + X
Сопротивление практически постоянно на всех частотах в звуковой цепи и измеряется в Ом.
Реактивное сопротивление — это мера сопротивления протеканию переменного тока, вызванного эффектами индуктивности и емкости в цепи. Он также измеряется в Омах, но зависит от частоты.
Следующая формула для индуктивного реактивного сопротивления показывает, как сопротивление току увеличивается с увеличением частоты и / или величины индуктивности:
где F = частота в Герцах (циклов в секунду) и L = индуктивность в Генри.
Следующая формула для емкостного реактивного сопротивления показывает, как его сопротивление току уменьшается с увеличением частоты и / или емкости.
где F = частота в герцах и C = емкость в фарадах.
Эти формулы также указывают на тот факт, что указанный импеданс для аудиоустройства будет действителен только для одной частоты — фактический рабочий импеданс будет сильно варьироваться в спектре звуковых частот.
Разница между низкой и высокой
Микрофон с высоким сопротивлением или гитара обычно выдает более сильный сигнал (напряжение), чем микрофон с низким сопротивлением. Этот сигнал с высоким импедансом работает нормально и даже имеет некоторые преимущества в звуковой системе, поскольку микшеру или усилителю не нужно так сильно усиливать сигнал. Следовательно, любой шум на линии также не сильно усиливается, и это приводит к улучшенному соотношению сигнал / шум.
Однако имейте в виду, что на полное сопротивление линии передачи (или кабеля) влияют импедансы подключенных к ней устройств.Микрофон с низким сопротивлением снижает сопротивление всей подключенной к нему линии. Точно так же, если вы подключите микрофон с высоким сопротивлением, у вас будет линия с более высоким сопротивлением на всем протяжении от микрофона до микшера. Это может стать проблемой при увеличении длины кабеля.
На линии с высоким импедансом в большей степени влияет собственная емкость, которая присутствует в самом кабеле. Эта емкость комбинируется с импедансами источника и назначения для настройки фильтра.По мере увеличения импеданса и / или емкости на фут активная частота, на которой вступает в действие фильтр, становится ниже. Частоты выше этой точки фактически начинают «закорачиваться» на проводниках кабеля, прежде чем они когда-либо доберутся до места назначения. Сохранение низкого импеданса и использование качественных кабелей могут быть важными проблемами для поддержания широкой частотной характеристики в длинных линиях.
Линия с высоким импедансом, которая взаимодействует с внешними электрическими помехами, будет действовать больше как «антенна», чем линия с низким импедансом.Эта проблема может усугубиться по мере удлинения кабеля. Этот эффект обычно несущественен для гитары или микрофона с высоким Z, подключенного к усилителю с 15-дюймовым шнуром, но он может иметь большой эффект, если тот же самый сигнал будет отправлен на 100 футов вниз по змейке. Это причины, по которым сигнал с высоким импедансом почти всегда преобразуется в сигнал с низким импедансом с использованием Direct Box (DI) перед отправкой на большие расстояния.
Другой причиной использования DI является то, что он берет двухпроводную несимметричную линию и преобразует ее в трехпроводную симметричную линию.Это отдельная тема, не путать с импедансом. Распространенным заблуждением является то, что все линии, в которых используются обычные разъемы типа наконечник / гильза 1/4 дюйма для гитарного шнура или разъемы RCA Phono, имеют высокий импеданс. Не так. Выход гитары с активным предусилителем или звукоснимателем, работающим от батареи, будет иметь низкий импеданс по своей природе, как и выход электронной клавиатуры, гитарного предусилителя, гитарного процессора эффектов. То же самое и с выходом RCA для фонокорректора CD-плееров, магнитофонов и т. Д.Сигналы несимметричны, но имеют НИЗКИЙ импеданс.
Низкая подача Высокая
Чтобы сохранить уровень сигнала и частотную характеристику, важно управлять оборудованием с исходным сигналом, который имеет более низкий импеданс, чем входной импеданс целевого оборудования. Если входной импеданс устройства ненамного превышает импеданс источника, сигнал будет уменьшен или «загружен», и его отношение сигнал / шум и частотная характеристика пострадают.
Думайте об этом как о насадке на конце садового шланга.Садовый шланг — это источник с низким сопротивлением (сопротивление потоку воды мало), а насадка — это более высокий импеданс входа, подаваемого через шланг.
Когда клапан форсунки закрыт (разомкнутая цепь):
* Входное сопротивление ОЧЕНЬ высокое
* Давление (напряжение) максимальное
* Расход (ток) равен нулю
Теперь немного откройте сопло:
* Входное сопротивление уменьшается, но остается высоким
* Давление снижается, но остается высоким
* Расход небольшой
Продолжая открывать сопло:
* Входное сопротивление дополнительно уменьшается
* Давление понижается
* Расход увеличивается на
При полностью открытом сопле:
* Входное сопротивление очень низкое
* Давление резко падает
* Расход наибольший
В случае гитарного выхода с высоким импедансом (от 7000 до 15000 Ом или более), управляющего входом смесителя с относительно низким импедансом (от 2000 до 10000 Ом), это похоже на подсоединение садового шланга к пожарной форсунке.Шланг просто не может производить достаточный поток (ток) для размера отверстия (импеданса), чтобы поддерживать давление (напряжение).
Разделение сигналов
Когда сигнал необходимо разделить и отправить в несколько пунктов назначения, импедансы пунктов назначения обеспечивают дополнительные пути для электрического тока. Это снижает общий импеданс этого сигнала. Что касается нашей аналогии с садовым шлангом, мы теперь добавили вторую открытую форсунку, которая обеспечивает дополнительный путь для воды (меньшее сопротивление потоку вызывает снижение давления во всей системе).
Как правило, разумно попытаться поддерживать входной импеданс, по крайней мере, в 10 раз превышающий импеданс источника.
Например, если мы собираемся подключить выход микшера к нескольким усилителям, рассчитайте общую нагрузку, обеспечиваемую усилителями, используя приведенные ниже формулы. Если это общее значение примерно в 10 раз превышает выходное сопротивление микшера, то простое пассивное параллельное разделение (например, «Y» -соединения) обычно будет работать нормально.Тот же общий принцип применим и к разделенным микрофонам. (Могут быть и другие проблемы, связанные с контурами заземления и изоляцией — см. «Микрофонные разветвители»).
Формула для расчета общей нагрузки, представленной несколькими различными параллельными сопротивлениями:
Если есть только два различных импеданса, используйте следующее:
или «произведение над суммой».
Если есть параллельные импедансы одного и того же значения, просто разделите это значение на количество импедансов.
Например:
Две нагрузки по 10000 Ом = 10000/2 = полное сопротивление 5000 Ом.
Три нагрузки 20000 Ом = 20000/3 = полное сопротивление 6666,66 Ом.
Если микрофон разделен на два микшера, каждый из которых имеет входное сопротивление 5000 Ом, общая нагрузка на микрофон составляет 5000/2 = 2500 Ом.
Если выход смесителя с импедансом 100 Ом разделен на 4 усилителя, каждый с входным сопротивлением 20 000 Ом, общее сопротивление нагрузки составит 20 000/4 = 5 000 Ом.Это находится в пределах соотношения импеданса нагрузки 10: 1 и иллюстрирует, как выход смесителя можно несколько раз пассивно разделить на группу усилителей без необходимости в активном усилителе-распределителе.
Импеданс— Викисловарь
Английский [править]
Этимология [править]
препятствие + -ance . Использование физики: придумано Оливером Хевисайдом в 1886 году.
Произношение [править]
Существительное [править]
импеданс ( счетных и несчетных , множественных импедансов )
- Акт воспрепятствования; то, что мешает; помеха.
- 2012 , Р. Крафтон Гиббс, Духовный рост: Логос 2, Том. 2, Написание Божьей Книги Жизни (страница 31)
- Таким образом, верное подчинение — это проявление любви перед Богом, когда мы готовимся ответить на Его Призыв к оружию, даже если Он не может отправить нас на передовую, если какая-то инвалидность или сопротивление сатаны мешает нам действовать [… ]
- 2012 , Р. Крафтон Гиббс, Духовный рост: Логос 2, Том. 2, Написание Божьей Книги Жизни (страница 31)
- (физика) Мера сопротивления течению переменного тока в цепи; совокупность его сопротивления, индуктивного и емкостного сопротивлений; отношение напряжения к току, рассматриваемое как комплексные величины.
- (физика) Величина, аналогичная электрическому импедансу в некоторой другой области энергии.
- (физика, обычно с «механическим») мера противодействия движению чего-либо, на которое действует сила; отношение силы к скорости, рассматриваемое как комплексные величины.
- (физика, обычно с «акустикой» или «звуком») отношение звукового давления к объемному расходу, рассматриваемое как комплексные величины.
- (по аналогии, программная инженерия, обычно с «несоответствием») мера противостояния, вызванного различиями между двумя парадигмами, особенно между объектно-ориентированной разработкой и реляционными базами данных.
- 1997 , Бхавани М.Thuraisingham, Системы управления данными: эволюция и взаимодействие → ISBN, CRC Press, стр. 33:
- Некоторые утверждают, что наличие несоответствия импеданса затруднительно для программирования интенсивных приложений.
- 2002 , Джим Мелтон, Расширенный SQL: 1999: Понимание объектно-реляционных и других расширенных функций → ISBN, Морган Кауфманн, стр. 353:
- Но несоответствие импеданса между SQL и Java было не лучше, чем между SQL и другими языками.
- 2004 , Скотт У. Амблер, Учебник по объектам: гибкая разработка на основе моделей с UML 2.0 → ISBN, Cambridge University Press, стр. 442:
- Почему существует технологическое несоответствие импеданса ?
- 1997 , Бхавани М.Thuraisingham, Системы управления данными: эволюция и взаимодействие → ISBN, CRC Press, стр. 33:
Примечания по использованию [править]
Импеданс повсеместно обозначается в технических работах символом Z , который часто используется как синоним этого слова даже в бегущем тексте.
Производные термины [править]
Связанные термины [править]
Переводы [править]
физика, мера противодействия течению
границ | Имеет ли значение импеданс при записи шипов с помощью политродов?
Введение
В электрофизиологической литературе величина импеданса электрода, измеренная на частоте 1 кГц в физиологическом растворе, регулярно используется в качестве показателя его способности обнаруживать активность отдельных нейронов (Nam, 2012; Alivisatos et al., 2013; Вон и др., 2018). Фактически, импеданс — это мера способности схемы интерфейса раствор-электрод противостоять потоку заряда через фазы интерфейса (то есть от ионного проводника к электронному).
Насколько импеданс электрода влияет на его отношение сигнал / шум (SNR) и, следовательно, на способность обнаруживать выбросы? Несколько исследований показывают, что импеданс электрода оказывает большое влияние на SNR (Ludwig et al., 2006; Keefer et al., 2008; Ferguson et al., 2009; Ansaldo et al., 2011; Баранаускас и др., 2011; Du et al., 2011; Людвиг и др., 2011; Скотт и др., 2012; Чунг и др., 2015; Kozai et al., 2015; Чжао и др., 2016). Однако есть также литература, показывающая, что импеданс электрода не сильно влияет на SNR (Cui et al., 2001; Suner et al., 2005; Desai et al., 2010). Коммерчески доступные кремниевые зонды, также называемые политродами, имеют электроды с относительно высоким импедансом из-за их малой площади поверхности и небольшого диаметра (<50 мкм), которые подходят для регистрации активности единичных единиц.Такие материалы, как Au, Pt и Ir, часто используются в качестве электродного материала в политродах, и снижение импеданса электрода перед записью является «стандартным» шагом в различных лабораториях (Desai et al., 2010). Как снизить импеданс промышленных политродов? Электроосаждение - это простой и воспроизводимый метод, но он обладает большой гибкостью для создания различных покрытий (Ferguson et al., 2009). Подробнее о методах электроосаждения см. (Santos et al., 2015). При нанесении гальванического покрытия на Au или Pt шероховатость поверхности увеличивается, а импеданс электрода уменьшается (Cui, Martin, 2003; Ferguson et al., 2009; Desai et al., 2010; Márton et al., 2014). За последнее десятилетие проводящие полимеры, в частности поли (3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), были электроосаждены на электроды из-за их химической стабильности и механической целостности при имплантации в мозг (Ludwig et al., 2006; Ludwig et al. ., 2011; Козай и др., 2016). Более того, по сравнению с металлами эти полимеры обычно являются более мягкими материалами, обеспечивающими более тесный контакт между поверхностью электрода и тканью мозга (Green et al., 2008). Перед электроосаждением в раствор для синтеза добавляют легирующую добавку для улучшения проводимости; наиболее распространенной молекулой допанта является сульфонат полистирола (PSS) (Guimard et al., 2007; Aregueta-Robles et al., 2014).
Наша цель состояла в том, чтобы просто ответить на вопрос: «Должен ли я уменьшить импеданс моих электродов из политрода»? Несмотря на то, что этот вопрос широко распространен в данной области, однозначного ответа все еще нет. Важно количественно оценить влияние импеданса электрода на фоновый шум и амплитуду внеклеточных выбросов, чтобы определить, необходимы ли усилия по снижению импеданса путем электроосаждения.
Материалы и методы
Политроды
Все эксперименты проводились с имеющимся в продаже 32-канальным датчиком (A1x32-Poly3-5mm-25s-177-CM32, NeuroNexus) с площадью электродов 177 мкм 2 (иридий) и шагом между площадками 22–25 мкм (см. дополнительный рисунок S1).
Покрытия
Аппаратное и программное обеспечениеNanoZ (Neuralynx) использовалось для электроосаждения золота и PEDOT-PSS. Кроме того, оба покрытия были нанесены гальваностатическим способом в конфигурации двухэлектродной ячейки, состоящей из зондирующих микроэлектродов, индивидуально выбранных в качестве рабочего электрода, и платиновой проволоки в качестве электрода сравнения.Эталонную проволоку помещали вокруг чашки для осаждения, в то время как зонд находился на фиксированном и равном расстоянии от всех точек эталонной проволоки. Выбрав «Ручное управление» в программном обеспечении NanoZ, можно выбрать отдельные электроды.
Для золотых покрытий был получен коммерческий раствор нецианидного золота от Neuralynx. Раствор для осаждения PEDOT-PSS состоял из 0,01 M EDOT (Sigma-Aldrich, 97%, Mw = 142,18) и 0,1 M PSS (Sigma-Aldrich, Mw = 1000000), растворенных в деионизированной воде.Оптимальные параметры осаждения составляли -30 нА в течение 120 с для золота и +30 нА в течение 5 с для PEDOT-PSS (Baião, 2014). До и после осаждения величину импеданса электрода при 1 кГц измеряли в стерильном фосфатно-солевом буферном растворе (PBS, 1 мМ, pH 7,4) с помощью NanoZ. Оценка морфологии покрытия после осаждения проводилась с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM-FIB, Zeiss Auriga).
Электрохимическая характеристика
Электрохимическое поведение микроэлектродов изучали в PBS (1 мМ, pH 7.4) методом спектроскопии электрохимического импеданса (EIS). Для электрохимической характеристики использовался потенциостат (Reference 600, Gamry Instruments) с конфигурацией ячейки с тремя электродами, в которой микроэлектроды зонда были подключены индивидуально в качестве рабочего электрода, платиновая проволока служила противоэлектродом, а Ag-AgCl (3 M KCl, Gamry Instruments) в качестве электрода сравнения. Импеданс измеряли в диапазоне частот от 1 Гц до 100 кГц путем подачи синусоидального сигнала с амплитудой 10 мВ.
In vivo Острые записиДо и после каждой записи острых состояний измеряли величину импеданса каждого электрода с использованием протокола, реализованного в микросхеме серии RHD2000 (Intan Technologies), при этом микроэлектроды зонда помещались в чашку со стерильным PBS (1 мМ, pH 7,4) и электрод сравнения, проволока Ag-AgCl (Science Products GmbH, E-255). После каждой операции выполнялась очистка путем погружения зонда в раствор трипсина (Трипсин-ЭДТА (0.25%), феноловым красным, TermoFisher Scientific) в течение 30–120 мин и промыванием дистиллированной водой (Neto et al., 2016).
Для операций под кетамином крыс Long Evans (400–700 г, оба пола) анестезировали смесью кетамина (60 мг / кг) и медетомидина (0,5 мг / кг) и помещали в стереотаксическую рамку. На начальном этапе каждой операции на кетамине для подавления секреции слизи давали атропин (0,1 мг / кг, метилнитрат атропина, Sigma-Aldrich). Для операций под уретаном крыс (400–700 г, оба пола) линии Lister Hooded анестезировали уретаном (1.6 г / кг) и помещены в стереотаксическую рамку. На начальном этапе каждой операции на уретане животному вводили атропин (0,05 мг / кг), темгезик (20 мкг / кг) и римадил (5 мг / кг). Кетамин, медетомидин и уретан вводили внутрибрюшинно, а темгезик и римадил вводили подкожно. Атропин вводили внутримышечно.
Под наркозом грызуны подверглись хирургической операции по удалению кожи и обнажению черепа над целевой областью мозга.Небольшие трепанации черепа (2 мм медиально-латеральные и 2 мм переднезадние) были выполнены над целевой областью. Запись острых ощущений проводилась в разных областях мозга и на разной глубине (более подробную информацию см. На дополнительном рисунке S2 и в дополнительной таблице S1). Проволока электрода сравнения Ag-AgCl (Science Products GmbH, E-255) вставлялась в заднюю часть кожного разреза. В установку было интегрировано оборудование для мониторинга температуры тела, а также система видеонаблюдения в реальном времени для выполнения введения зонда.Для внеклеточных записей мы использовали плату сбора данных Open Ephys [27] вместе с интерфейсным чипом серии RHD2000, который усиливает и мультиплексирует в цифровом виде сигнал от 32 внеклеточных электродов (Intan Technologies). Внеклеточные сигналы в полосе частот 0,1–7 500 Гц отбирались с частотой 20 или 30 кГц с разрешением 16 бит и сохранялись в необработанном двоичном формате для последующего автономного анализа с использованием структуры Bonsai (Lopes et al., 2015; Bonsai, 2017). ).
Эксперименты на животных под уретаном были одобрены местным комитетом по этике и проводились в соответствии с личными и проектными лицензиями Министерства внутренних дел (I67952617; 70/8116) в соответствии с Законом Великобритании о животных (научные процедуры) 1986 года.Эксперименты на животных с кетамином были одобрены Комитетом по биоэтике Фонда Шампалимо и Португальским национальным управлением по охране здоровья животных, Direcção-Geral de Alimentação e Veterinária.
Анализ
Для характеристики шума и сигнала (амплитуды всплесков) фильтр Баттерворта третьего порядка с полосой пропускания 250–9 500 или 14 250 Гц (95% частоты Найквиста) использовался в прямом-обратном режиме во всех наборах данных.
Величина фонового шума оценивалась по медиане абсолютного сигнала, предполагая нормальное распределение шума, σ Медиана = медиана (| signal (t) | / 0.6745), избегая загрязнения импульсными сигналами (Quiroga et al., 2004). В качестве альтернативы шум был определен как стандартное отклонение ( RMS ) сигнала (Скотт и др., 2012).
Мы запустили Kilosort (Pachitariu et al., 2016) для сортировки пиков для всех наборов данных с максимальным количеством шаблонов, установленным на 128 (в четыре раза больше электродов на нашем зонде). Этот алгоритм итеративно генерирует шаблоны, а затем использует эти шаблоны для обнаружения и классификации отдельных всплесков.Каждому всплеску назначается наиболее подходящий шаблон. После этого мы использовали Phy (Rossant et al., 2016) для проверки автоматически сгенерированных кластеров. Phy — это графический пользовательский интерфейс для уточнения результатов сортировки спайков. После ручной сортировки мы использовали функции для оценки качества кластера. «Хорошо изолированные» блоки, рассматриваемые для анализа сигналов, имеют одновременно низкие нарушения межспайкового интервала (ISI) и уровень загрязнения, а также высокие значения расстояний изоляции. Нейроны с более чем 200 спайками были рассмотрены для дальнейшего анализа.Была нанесена средняя форма волны всех всплесков от каждого блока на данном участке записи, и была вычислена соответствующая размах амплитуды (P2P) (см. Дополнительный рисунок S3).
Некоторые результаты представлены как среднее ± стандартное отклонение. Величина импеданса, фоновый шум и амплитуда выбросов от чистого электрода и электродов с покрытием PEDOT сравнивались по значимости с использованием теста Манна-Уитни. Кроме того, для оценки стабильности покрытия величина импеданса электродов после электроосаждения и после острых операций также сравнивалась по значимости с использованием теста Манна-Уитни.
Результаты
Покрытие микроэлектрода
Это исследование начинается с оценки существующих протоколов электроосаждения для уменьшения импеданса микроэлектрода. На рисунках 1A-C показаны морфологические различия между чистым иридиевым электродом, электродом с покрытием PEDOT-PSS и электродом с золотым покрытием (рисунки 1A-C, соответственно). Нетронутые электроды обычно имеют гладкую поверхность почти без неровностей (хотя некоторые из них могут возникнуть в результате процесса микротехнологии).Золотое покрытие создает шероховатую структуру на электроде, что приводит к увеличению площади поверхности, что является одним из ключевых факторов снижения величины импеданса на частоте 1 кГц в физиологическом растворе (Rivnay et al., 2017). Однако на Рисунке 1D мы видим, что даже несмотря на то, что импеданс после нанесения покрытия ниже по сравнению с исходным аналогом, эти значения имеют тенденцию к увеличению после острой операции. Это может отражать плохую адгезию золотого покрытия к иридиевым электродам (рис. 1D). Нестабильность и расслоение золота также наблюдались в некоторых предыдущих исследованиях (Scott et al., 2012). В случае электродов с покрытием PEDOT-PSS (рис. 1B, E) они имеют «нечеткое» покрытие, а значения импеданса после нанесения оставались стабильными в течение длительного периода времени, что позволяло проводить повторные острые операции (1 неделя, 3 недели , и через 6 месяцев после осаждения). Поэтому, принимая во внимание значение импеданса электродов с покрытием PEDOT-PSS (значения ниже 100 кОм) и его стабильность, это покрытие считалось идеальным для уменьшения импеданса микроэлектродов политрода.
РИСУНОК 1. Сравнение электродов с золотым покрытием и электродов с покрытием PEDOT-PSS. СЭМ-изображения, показывающие морфологию поверхности электродов промышленного политрода в их исходном состоянии и после покрытий. (A) Чистый электрод, (B) электрод с покрытием PEDOT-PSS и (C) электрод с золотым покрытием . (D) Стабильность импеданса золотого покрытия для 8 электродов от одного политрода до, после нанесения и после одной острой операции. Вставка СЭМ-изображения золотого покрытия с одного электрода после операции. (E) Стабильность импеданса покрытия PEDOT-PSS для 16 электродов от одного политрода до, после нанесения и после острых операций, выполненных через 1 неделю, 3 недели и 6 месяцев после нанесения. Черные точки обозначают величину импеданса, измеренную на частоте 1 кГц в физиологическом растворе для отдельных электродов, а прямоугольные диаграммы показывают распределение этих значений. На прямоугольных диаграммах линия: медиана, квадрат: среднее, прямоугольник: 1–3 квартиль и усы: 1,5 × межквартильный размах над и под прямоугольником. ∗ p <0,001 по сравнению с электродами после осаждения. «NS» не значимо ( p > 0,05) по сравнению с электродами после осаждения.
На рис. 2А показана конструкция матрицы политродов микроэлектродов, используемая для оценки влияния импеданса на качество данных. Электроды от трех политродов были покрыты в виде «шахматной доски», так что сигнал одного нейрона обнаруживается как покрытыми, так и непокрытыми электродами. В каждом политроде 16 электродов были покрыты ПЭДОТ-ПСС.На рисунке 2B импеданс на частоте 1 кГц для трех политродов составлял 1,1 ± 0,4 МОм для чистых электродов ( n = 48) и 0,084 ± 0,015 МОм для электродов с покрытием PEDOT ( n = 48). Как видно из рисунка, протокол электроосаждения PEDOT-PSS надежен для зондов и электродов (3 политрода, n нетронутый = 48 и n PEDOT = 48).
РИСУНОК 2. Влияние импеданса на качество данных. (A) Схема политрода, электроды которого были модифицированы по образцу «шахматной доски».Красные кружки представляют собой электроды с покрытием PEDOT-PSS, а синие кружки представляют собой нетронутые электроды. (B) Надежность протокола электроосаждения PEDOT-PSS. Величина импеданса, измеренная при 1 кГц в физиологическом растворе для 3 политродов ( n pristine = 48 и n PEDOT = 48). Черные точки обозначают индивидуальные измерения для каждого электрода (по 3 измерения для каждого электрода). (C) Шум σ RMS и σ Медиана записей, выполненных в физиологическом растворе ( n исходный = 48 и n PEDOT = 48).Значения в скобках показывают среднее значение. (D) Спектроскопия импеданса покрытых PEDOT-PSS ( n = 3) и нетронутых ( n = 3) электродов показывает значительное уменьшение реального значения импеданса. Светло-пурпурная заштрихованная область соответствует частотному диапазону, в котором был вычислен тепловой шум. (E) Необработанные кривые данных длиной 1 с от 6 электродов, 3 с покрытием и 3 без покрытия, от записывающего усилителя 2014_11_25T23_00_08.bin ‘. Запись проводилась в коре головного мозга под кетаминовой анестезией.Вверху: сигналы соответствуют полосе частот 0,1–7,5 кГц. Внизу: кривые с высокочастотной фильтрацией для выделения спонтанной активности всплесков. Зеленые стрелки указывают время спайков, идентифицированных для предполагаемого нейрона. (F) То же представление, что и в (E) для записи « amp2017_02_02T15_49_35.bin». Запись была произведена в коре головного мозга под уретановой анестезией. (G) Типичные предполагаемые нейроны из каждой из записей, показанных выше.Левая панель соответствует записи коры головного мозга / кетамина, а правая панель — записи коры головного мозга / уретана. Схема двух политродов с осциллограммами красного и синего цветов и кружками, обозначающими электроды с наибольшей размахом амплитуды от каждого блока, соответственно. Звездочками обозначен электрод с максимальной амплитудой P2P. (H) σ RMS и σ Медиана из 9 записей острых состояний, выполненных в коре головного мозга крыс, 6 из которых под кетамином и 3 под уретаном ( n PEDOT_ket = 96, n Pristine_ket = 96, n PEDOT_ure = 48 и n Pristine_ure = 48).Значения в скобках показывают среднее значение. (I) Максимальная средняя амплитуда P2P для покрытых электродов и для непокрытых электродов нанесена на график для 103 отсортированных нейронов. На прямоугольных диаграммах линия: медиана, квадрат: среднее, прямоугольник: 1–3 квартиль и усы: 1,5 × межквартильный размах над и под прямоугольником. ∗ p <0,001 по сравнению с исходными электродами. ∗∗ p <0,0001 по сравнению с чистыми электродами. «NS» не имеет значения ( p > 0.05) по сравнению с безупречными электродами.
Характеристики шума: в физиологическом растворе
Во-первых, характеристики покрытых PEDOT-PSS электродов сравнивались с исходными электродами с точки зрения шума как в физиологическом растворе, так и во время записей in vivo . Вклад всех небиологических источников шума измеряли путем регистрации сигналов с микроэлектродов, погруженных в физиологический раствор. Небиологические источники включают электронный шум из-за усилителя, тепловой шум и шум, связанный с границей раздела двух слоев (Hassibi et al., 2004; Баранаускас и др., 2011). При комнатной температуре фактический шум, измеренный в физиологическом растворе для чистых микроэлектродов и микроэлектродов с покрытием PEDOT, показан на рисунке 2C. Значение шума σ Median в физиологическом растворе для исходных электродов составляло 5,7 ± 0,4 мкВ, а для покрытых PEDOT электродов было 3,9 ± 0,4 мкВ, что представляет собой снижение примерно на 30%. Кроме того, значения σ RMS и σ Median аналогичны в физиологическом растворе.
Тепловой шум зависит от действительной части измеренного импеданса.Тепловой шум, вычисленный в диапазоне частот 200–8000 Гц для исходных ( n = 3) микроэлектродов, составил 5,0 мкВ, а для микроэлектродов с покрытием PEDOT ( n = 3) — 2,8 мкВ (рисунок 2D, подробное описание см. Материал). Кроме того, электронный шум из-за усилителя в нашей системе, измеренный путем короткого замыкания входов переднего каскада, составил 2,0 ± 0,1 мкВ. Мы можем предсказать значение небиологического шума как квадратный корень из суммы квадратов теплового шума (5.0 мкВ и 2,8 мкВ для чистых и покрытых микроэлектродов соответственно) с квадратом электронного шума (~ 2,0 мкВ). Прогнозируемые значения шума в физиологическом растворе (5,4 мкВ для непокрытых и 3,4 мкВ для покрытых) были аналогичны измеренным значениям шума (5,6 мкВ для непокрытых и 3,9 мкВ для покрытых).
Характеристики шума:
In vivoЗатем мы зарегистрировали in vivo с использованием тех же политродов с шаблоном «шахматная доска», описанным на рисунке 2A. Эти записи проводились в разных областях мозга и на разной глубине (дополнительный рисунок S2 и дополнительная таблица S1).Кроме того, анестезия кетамином и уретаном использовалась для сравнения шума и величины сигнала, зарегистрированного при различных состояниях мозга (Hildebrandt et al., 2017; рисунки 2E, F). Под кетамином кора головного мозга переключается между периодами более высокой нейрональной активности и периодами гораздо более низкой активности (состояния «вверх» и «вниз») (Ruiz-Mejias et al., 2011). Под уретановой анестезией эта активность аналогична естественной активности мозга во время сна (Clement et al., 2008; Pagliardini et al., 2013).
На рисунках 2E, F показана изменчивость шума in vivo (т.е.е., величина биологического шума сильно варьируется из-за вариаций скорости фонового возбуждения нейронов). Обратите внимание, что в целом уровень шума под кетамином выше, чем под уретаном, из-за увеличения этой фоновой активности. Более того, значения шума меняются в зависимости от метода, используемого для вычисления величины шума. Более высокие значения шума in vivo были обнаружены при рассмотрении значений σ RMS , вероятно, из-за вклада пиков. Значение σ RMS основано на стандартном отклонении сигнала, которое увеличивается с увеличением скорости стрельбы (Quiroga et al., 2004). Поэтому для сравнения шума между экспериментами и внутри эксперимента использовались значения шума σ Median . Под уретаном значения σ Median для покрытых электродов меньше, чем для непокрытых электродов. В среднем значение σ Median снизилось с 8,4 ± 0,4 мкВ для микроэлектродов без покрытия до 5,8 ± 0,5 мкВ для микроэлектродов с покрытием PEDOT, т.е. на 30%. Под кетамином шум σ Median составлял 15,4 ± 1,2 мкВ без покрытия и 14,8 ± 1.3 мкВ в микроэлектродах с покрытием PEDOT.
Значения шума, найденные для записей in vivo , сильно различаются (рис. 2H), и снижение шума, наблюдаемое в физиологическом растворе, вероятно, сохраняется in vivo , но маскируется гораздо большим разбросом фоновой пиковой активности. Имеет ли значение разница в уровне шума между покрытыми и непокрытыми электродами для обнаружения спайков? Обычно отрицательное отклонение напряжения хорошо изолированного блока превышает 40–70 мкВ. Следовательно, преимущества снижения шума на ~ 2 мкВ, достигаемые за счет покрытия электродов, не будут иметь значения для обнаружения всплесков.
Характеристика сигнала: амплитуда потенциалов действия
Хотя это не приводит к значительному снижению шума на соответствующих частотах, все же возможно, что покрытие электродов может увеличить амплитуду каждого выброса (см. Дополнительный рисунок S5 для получения более подробной информации о затухании сигнала). На рисунке 2G показаны два примера предполагаемых нейронов, где каждая форма волны соответствует среднему значению всех импульсов от соответствующего нейрона на данном регистрирующем электроде. Кроме того, красные и синие формы сигналов и кружки обозначают электроды, у которых средняя амплитуда размаха больше половины максимальной средней амплитуды размаха изолированного нейрона.Следовательно, они представляют собой электроды с наибольшей размахом амплитуды от каждого нейрона.
Для каждого из 103 предполагаемых нейронов, отсортированных из 11 записей, были нанесены на график самые большие средние размах амплитуд из исходной группы электродов и электродов PEDOT (рис. 2I). Поэтому для каждого нейрона на рисунке 2I показаны два значения, соответствующие исходному электроду и электроду PEDOT с наибольшей средней амплитудой размаха. Если самые большие всплески амплитуды размаха обнаруживаются электродами, покрытыми PEDOT (электроды с низким импедансом), то точки рассеяния будут находиться выше линии единицы.Однако, если самые большие всплески амплитуды размаха будут обнаружены в чистых электродах (электроды с высоким импедансом), точки рассеяния упадут ниже линии. Наши результаты показывают, что вероятность регистрации самых больших всплесков амплитуды размаха одинакова для покрытых и непокрытых электродов, а значения размахов амплитуды для исходных электродов и групп электродов PEDOT аналогичны (см. Дополнительный рисунок S6). . Следовательно, нет очевидной взаимосвязи между импедансом и размахом амплитуды отсортированных нейронов в этом диапазоне импеданса.
Обсуждение
Параллельное сравнение импеданса
Возможность записи с близко расположенных электродов позволяла точно сравнивать электроды с двумя очень разными значениями импеданса. Протокол электроосаждения PEDOT-PSS позволил снизить импеданс в среднем до 10 раз, с 1,1 ± 0,4 МОм до 0,084 ± 0,015 МОм. Мы разделили наш анализ шума на небиологический шум (шум, измеренный в физиологическом растворе) и биологический шум, где уровень шума оценивался во время острых записей в коре головного мозга анестезированных крыс.Как и ожидалось при уменьшении импеданса, мы обнаружили уменьшение величины шума в физиологическом растворе после нанесения покрытия, поскольку тепловой шум пропорционален квадратному корню из действительной части импеданса (Баранаускас и др., 2011). Уменьшение импеданса привело к снижению небиологического шума на ~ 30%. Тем не менее, при использовании электродов in vivo это снижение теплового шума в значительной степени подавляется гораздо большим биологическим шумом и не улучшит обнаружение спайков с помощью коммерческих политродов.Более того, мы не обнаружили значительного влияния импеданса на размах размаха и вероятность обнаружения как на покрытых, так и на непокрытых электродах. Таким образом, значения импеданса, полученные на частоте 1 кГц в коммерческих кремниевых политродных микроэлектродах, похоже, не влияют на качество данных во время записи пиков. Более того, весь набор данных, используемый для количественной оценки влияния импеданса электрода на качество данных, доступен в Интернете и обобщен в дополнительной таблице S1.
Но почему разные взгляды на влияние импеданса?
Электрофизиологические исследования сообщают о различных взглядах на влияние импеданса на качество данных.Многие исследования показывают, что уменьшение импеданса улучшает отношение сигнал / шум из-за уменьшения теплового шума, в то время как другие находят, что уменьшение импеданса не сильно влияет на отношение сигнал / шум.
В исследованиях, в которых исследователи используют тетроды и одиночные микропровода, снижение импеданса полезно, потому что электрод с низким импедансом сводит к минимуму потери сигнала через шунтирующие пути (обычно емкостная связь с землей). Шунтирующая емкость может быть значительной в длинных, тонко изолированных проводах электродов (Робинсон, 1968).Таким образом, для тетродов и микропроводов снижение импеданса приведет к большему сигналу как для потенциалов локального поля, так и для всплесков (Ferguson et al., 2009). Однако у кремниевых политродов емкость шунта намного меньше и, по-видимому, не вызывает ослабления сигнала для типичных значений импеданса электродов политрода (Obien et al., 2015).
Однако, если политроды, особенно с более высокими значениями импеданса (> 2 МОм), используются с дифференциальным усилителем, который имеет (относительно) низкий входной импеданс, то между электродом и усилителем образуется делитель напряжения.Усилитель от Intan Technologies имеет входное сопротивление 13 МОм, а при импедансах электродов 1 МОм и 100 кОм потери сигнала составляют около 7% и 1% соответственно, что может быть незначительным, но для электрода с импедансом 3 МОм. потеря сигнала составляет около 20%. Дополнительные сведения о появлении делителя напряжения см. На дополнительном рисунке S5.
Нужно ли наносить покрытие на электроды из политрода? Нет, если у нас хороший усилитель и низкая шунтирующая емкость. Но мы предполагаем, что микроэлектродные покрытия при хронических применениях могут делать больше, чем просто снижать импеданс.Некоторые покрытия могут способствовать здоровью клеток на поверхности электрода и минимизировать иммунный ответ окружающей ткани мозга. Сильное нейронное прикрепление к имплантированным электродам желательно, поскольку оно увеличивает стабильность интерфейса и улучшает электрическую передачу через интерфейс ткань-электрод (Green et al., 2008; Nam, 2012; Jorfi et al., 2015; Kook et al., 2016). Таким образом, мы предлагаем перестать беспокоиться о величине импеданса (пока она остается значительно ниже входного импеданса усилителя) и сосредоточиться на биосовместимых материалах (Bellamkonda et al., 2012; Чен и Аллен, 2012; Jorfi et al., 2015).
Доступность данных
Наборы данных, созданные для этого исследования, можно найти на http://www.kampff-lab.org/polytrode-impedance/.
Авторские взносы
JPN, GL, JF и AK разработали и разработали исследование. JPN, JF, JN и PBa проводили эксперименты. JPN и AK проанализировали данные. JPN, JF, PBar, EF и AK интерпретировали результаты экспериментов. JN и AK подготовили цифры. JN и AK составили рукопись.Все авторы прочитали и одобрили представленный вариант рукописи.
Финансирование
Эта работа была поддержана финансированием из Седьмого рамочного соглашения о гранте Европейского Союза на 2013 год № 600925, гранта Bial Foundation 190/12 и докторского гранта FCT-MCTES SFRH / BD / 76004/2011 (JN).
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Мы хотели бы поблагодарить институциональную поддержку и финансирование, предоставленные Фондом Шампалимо, CENIMAT / I3N и Sainsbury Wellcome Center (финансируемым Благотворительным фондом Гэтсби и Wellcome Trust). Более ранняя версия этой работы была выпущена в виде препринта (Neto et al., 2018).
Дополнительные материалы
Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389 / fnins.2018.00715 / full # дополнительный материал
Сноски
- https://github.com/cortex-lab/sortingQuality
- http://www.kampff-lab.org/polytrode-impedance/
Список литературы
Аливисатос, А. П., Эндрюс, А. М., Бойден, Э. С., Чун, М., Черч, Г. М., Дейссерот, К. и др. (2013). Наноинструменты для нейробиологии и картирования мозговой активности. САУ Нано 7, 1850–1866. DOI: 10.1021 / nn4012847
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ансальдо, А., Кастаньола, Э., Маджолини, Э., Фадига, Л., и Риччи, Д. (2011). Превосходные электрохимические характеристики углеродных нанотрубок, выращенных непосредственно на острых микроэлектродах. САУ Нано 5, 2206–2214. DOI: 10.1021 / nn103445d
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Арегета-Роблес, У. А., Вулли, А. Дж., Пул-Уоррен, Л. А., Ловелл, Н. Х. и Грин, Р. А. (2014). Органические электродные покрытия для нейроинтерфейсов нового поколения. Фронт. Neuroeng. 7:15.DOI: 10.3389 / fneng.2014.00015
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Баранаускас, Г., Маджолини, Э., Кастаньола, Э., Ансальдо, А., Маццони, А., и Ангоци, Г. Н. (2011). Композитное покрытие нейронных микроэлектродов из углеродных нанотрубок предпочтительно улучшает многокомпонентное отношение сигнал / шум. J. Neural Eng. 8: 066013. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 8/6/066013
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Белламконда, Р.В., Балакришна Пай, С., Рено, П. (2012). Материалы для нейроинтерфейсов. MRS Bull. 37, 557–561. DOI: 10.1557 / mrs.2012.122
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чен С. и Аллен М. Г. (2012). Материалы на основе внеклеточного матрикса для нейронного интерфейса. MRS Bull. 37, 606–613. DOI: 10.1557 / mrs.2012.120
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чанг, Т., Ван, Дж. К., Ван, Дж., Цао, Б., Ли, Ю., и Панг, С. В.(2015). Модификации электродов для снижения импеданса электрода и повышения чувствительности регистрации нейронного сигнала. J. Neural Eng. 12: 056018. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 12/5/056018
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Клемент, Э.А., Ричард, А., Туэйтс, М., Эйлон, Дж., Петерс, С., и Диксон, К. Т. (2008). Циклические и спонтанные спонтанные изменения состояния мозга под уретановой анестезией. PLoS One 3: e2004. DOI: 10,1371 / журнал.pone.0002004
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Цуй, X., Хетке, Дж. Ф., Уилер, Дж. А., Андерсон, Д. Дж., И Мартин, Д. К. (2001). Электрохимическое осаждение и характеристика проводящего полимера полипиррола / pss на многоканальных нейронных зондах. Sens. Приводы A Phys. 93, 8–18. DOI: 10.1016 / S0924-4247 (01) 00637-9
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Цуй, X., и Мартин, Д. К. (2003). Нечеткие золотые электроды для снижения импеданса и улучшения адгезии с электроосажденным проводящим полимером. Большинство 103, 384–394.
Google Scholar
Десаи, С. А., Ролстон, Дж. Д., Го, Л., и Поттер, С. М. (2010). Повышение импеданса имплантируемых микропроволочных многоэлектродных решеток с помощью ультразвукового гальванического покрытия прочной платиновой черни. Фронт. Neuroeng. 3: 5. DOI: 10.3389 / fneng.2010.00005
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ду, Дж., Бланш, Т. Дж., Харрисон, Р. Р., Лестер, Х. А., и Масманидис, С. К. (2011).Мультиплексная электрофизиология высокой плотности с использованием нейронных зондов, изготовленных на основе нанотехнологий. PLoS One 6: e26204. DOI: 10.1371 / journal.pone.0026204
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Фергюсон, Дж. Э., Болдт, К., Дэвид Редиш, А. (2009). Создание низкоомных тетродов методом гальваники с добавками. Sens. Приводы A Phys. 156, 388–393. DOI: 10.1016 / j.sna.2009.10.001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Грин, р.А., Ловелл, Н. Х., Уоллес, Г. Г., Пул-Уоррен, Л. А. (2008). Проводящие полимеры для нейроинтерфейсов: проблемы в разработке эффективного долгосрочного имплантата. Биоматериалы 29, 3393–3399. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2008.04.047
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гимар, Н. К., Гомес, Н., и Шмидт, К. Э. (2007). Проводящие полимеры в биомедицинской инженерии. Prog. Polym. Sci. 32, 876–921. DOI: 10.1016 / J.PROGPOLYMSCI.2007.05.012
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хассиби А., Навид Р., Даттон Р. У. и Ли Т. Х. (2004). Комплексное исследование шумовых процессов на границах раздела электрод-электролит. J. Appl. Phys. 96, 1074–1082. DOI: 10.1063 / 1.1755429
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хильдебрандт, К. Дж., Сахани, М., и Линден, Дж. Ф. (2017). Влияние состояния анестезии на успех сортировки спайков в коре головного мозга: сравнение кетаминовой и уретановой анестезии. Фронт. Нейронные цепи 11:95. DOI: 10.3389 / fncir.2017.00095
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Йорфи М., Скоузен Дж. Л., Ведер К. и Кападона Дж. Р. (2015). Прогресс в направлении создания биосовместимых внутрикортикальных микроэлектродов для нейронных интерфейсов. J. Neural Eng. 12: 011001. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 12/1/011001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кифер, Э. У., Боттерман, Б.Р., Ромеро, М. И., Росси, А. Ф., и Гросс, Г. В. (2008). Покрытие углеродных нанотрубок улучшает записи нейронов. Нат. Nanotechnol. 3, 434–439. DOI: 10.1038 / nnano.2008.174
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кук, Г., Ли, С., Ли, Х., Чо, И. Дж., И Ли, Х. (2016). Нейронные зонды для хронических заболеваний. Микромашины 7: 179. DOI: 10.3390 / mi7100179
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Козай, Т.Д. Ю., Кэтт, К., Ду, З., На, К., Шриваннавит, О., Хак, Р. У. и др. (2016). Хроническая оценка pedot / cnt in vivo для стабильных нейронных записей. IEEE Trans. Bio Med. Англ. 63, 111–119. DOI: 10.1109 / TBME.2015.2445713
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Козай, Т. Д. Ю., Ду, З., Гугель, З. В., Смит, М. А., Чейз, С. М., и Бодили, Л. М. (2015). Комплексные характеристики хронической ламинарной регистрации одиночного, многозвенного и локального потенциала поля с помощью массивов плоских одностержневых электродов. J. Neurosci. Методы 242, 15–40. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2014.12.010
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лопес, Г., Бонакки, Н., Фразао, Дж., Нето, Дж. П., Аталлах, Б. В., Соареш, С. и др. (2015). Бонсай: событийный фреймворк для обработки и управления потоками данных. Фронт. Нейроинформ. 9: 7. DOI: 10.3389 / fninf.2015.00007
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Людвиг К.А., Лангхалс, Н. Б., Джозеф, М. Д., Ричардсон-Бернс, С. М., Хендрикс, Дж. Л., и Кипке, Д. Р. (2011). Полимерные покрытия из поли (3,4-этилендиокситиофена) (PEDOT) позволяют использовать электроды для записи нейронов меньшего размера. J. Neural Eng. 8: 014001. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 8/1/014001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Людвиг, К. А., Урам, Дж. Д., Янг, Дж., Мартин, Д. К., и Кипке, Д. Р. (2006). Хронические нейронные записи с использованием массивов кремниевых микроэлектродов, электрохимически осажденных пленкой поли (3,4-этилендиокситиофена) (PEDOT). J. Neural Eng. 3, 59–70. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 3/1/007
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Мартон, Г., Бакос, И., Фекете, З., Ульберт, И., и Понграц, А. (2014). Прочность отложений платины с большой площадью поверхности на массивах микроэлектродов для записи острых нейронных сигналов. J. Mater. Sci. Матер. Med. 25, 931–940. DOI: 10.1007 / s10856-013-5114-z
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Нам, Ю.(2012). Материальные соображения для технологии нейронных интерфейсов in vitro. MRS Bull. 37, 566–572. DOI: 10.1557 / mrs.2012.98
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Нето, Дж. П., Байао, П., Лопес, Г., Фразао, Дж., Ногейра, Дж., Фортунато, Э. и др. (2018). Имеет ли значение импеданс при записи всплесков политродом? bioRxiv [Препринт]. DOI: 10.1101 / 270058
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Нето, Дж. П., Лопес, Г., Фразао, Дж., Ногейра, Дж., Ласерда, П., Байао, П. и др. (2016). Валидация кремниевых политродов с помощью парных окклюзионных записей: метод и набор данных. J. Neurophysiol. 116, 892–903. DOI: 10.1152 / jn.00103.2016
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Обьен, М. Э. Дж., Делигкарис, К., Буллманн, Т., Баккум, Д. Дж., И Фрей, У. (2015). Выявление функции нейронов с помощью записи массива микроэлектродов. Фронт. Neurosci. 8: 423. doi: 10.3389 / fnins.2014.00423
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пачитариу М., Стейнмец Н., Кадир С., Карандини М. и Харрис К. Д. (2016). Kilosort: сортировка спайков в реальном времени для внеклеточной электрофизиологии с сотнями каналов. bioRxiv [Препринт]. DOI: 10.1101 / 061481
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пальярдини С., Госнач С. и Диксон К. Т. (2013). Спонтанные сонные изменения состояния мозга и характеристики дыхания у мышей под уретановым наркозом. PLoS One 8: e70411. DOI: 10.1371 / journal.pone.0070411
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кирога, Р. К., Надасди, З., и Бен-Шауль, Ю. (2004). Неконтролируемое обнаружение и сортировка спайков с помощью вейвлетов и суперпарамагнитной кластеризации. Neural Comput. 16, 1661–1687. DOI: 10.1162 / 089976604774201631
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ривнай, Дж., Ван, Х., Фенно, Л., Дейссерот, К., и Маллиарас, К. (2017). Зонды, частицы и белки нового поколения для нейронного интерфейса. Sci. Adv. 3: e1601649. DOI: 10.1126 / sciadv.1601649
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Робинсон, Д. А. (1968). Электрические свойства металлических микроэлектродов. Proc. IEEE 56, 1065–1071. DOI: 10.1109 / PROC.1968.6458
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Россант, К., Кадир, С. Н., Гудман, Д. Ф. М., Шульман, Дж., Хантер, М. Л. Д., Салим, А. Б. и др. (2016). Сортировка игл для больших и плотных массивов электродов. Нат. Neurosci. 19, 634–641. DOI: 10.1038 / nn.4268
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Руис-Мехиас, М., Сириа-Суарес, Л., Маттиа, М., и Санчес-Вивес, М. В. (2011). Медленные и быстрые ритмы, генерируемые в коре головного мозга анестезированной мыши. J. Neurophysiol. 106, 2910–2921. DOI: 10.1152 / jn.00440.2011
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сантос, Л., Нето, Дж. П., Креспо, А., Байао, П., Баркинья, П., Перейра, Л. и др. (2015). «Электроосаждение наночастиц WO3 для сенсорных приложений», в Гальваника наноструктур, , изд. М. Алиофхазраи (Лондон: InTech), 1–22. DOI: 10.5772 / 61216
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Скотт К. М., Ду Дж., Лестер Х. А. и Масманидис С. К. (2012). Вариабельность измерения острого внеклеточного потенциала действия с помощью многосайтовых кремниевых зондов. Дж.Neurosci. Методы 211, 22–30. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2012.08.005
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Санер С., Товарищи М. Р., Варгас-Ирвин К., Наката Г. К. и Донохью Дж. П. (2005). Надежность сигналов от хронически имплантированной кремниевой электродной матрицы в первичной моторной коре головного мозга приматов. IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Англ. 13, 524–541. DOI: 10.1109 / TNSRE.2005.857687
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Вон, С.М., Сонг, Э., Чжао, Дж., Ли, Дж., Ривнай, Дж., И Роджерс, Дж. А. (2018). Последние достижения в области материалов, устройств и систем для нейронных интерфейсов. Adv. Матер. 30: e1800534. DOI: 10.1002 / adma.201800534
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чжао, З., Гонг, Р., Чжэн, Л., и Ван, Дж. (2016). In vivo нейронная запись и электрохимические характеристики массивов микроэлектродов, модифицированных наночастицами сплава Aupt с шероховатой поверхностью и нанопористостью. Датчики 16: 1851.DOI: 10.3390 / s16111851
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
ВАЖНЫ ЛИ ОМЫ / ИМПЕДАНС В НАУШНИКАХ И НАУШНИКАХ?
Вы когда-нибудь смотрели на характеристики наушников или наушников и задавались вопросом, что означает импеданс, или обычно выражаемый в омах (Ом), и как они влияют на качество прослушивания?
Короче; Ом — это единица измерения импеданса, который является свойством наушников / наушников, ограничивающим прохождение через них электрического тока.Возвращаясь к нашим школьным учебникам естественных наук, закон Ома гласит: в электрической цепи ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален импедансу. Математически это выглядит следующим образом: Ток (в амперах) равен напряжению (в вольтах), деленному на импеданс (в омах).
Наушники с низким сопротивлением предназначены для прямого подключения к одному источнику и могут более эффективно генерировать звук из входного сигнала более низкого уровня. Большинству наушников с низким импедансом (примерно менее 25 Ом) требуется небольшая мощность для обеспечения высокого уровня звука.Например, наушники с низким сопротивлением будут хорошо работать с оборудованием со слабым усилением, таким как портативные музыкальные плееры, телефоны и другие портативные устройства.
Наушники с высоким импедансом разработаны для студийных приложений, где может быть несколько телефонов, подключенных параллельно, принимающих входной сигнал от одного источника. Наушники с более высоким импедансом (примерно 25 Ом и более) требуют большей мощности для обеспечения высокого уровня звука. В результате они защищены от повреждений, вызванных перегрузкой.Их также можно использовать с более широким спектром звукового оборудования.
Так что да, чем выше сопротивление, тем лучше качество звука; это зависит от того, используете ли вы соответствующий усилитель для обеспечения необходимой мощности, наушники с сопротивлением 100 Ом, подключенные к ноутбуку, не дадут вам ожидаемого впечатления, поскольку большинство ноутбуков поддерживают импеданс только до 32 Ом. Ноутбук в паре с соответствующим усилителем позволит вам ощутить оптимальную мощность вашей профессиональной гарнитуры!
Однако подключение наушников с более низким сопротивлением к устройствам с более высоким напряжением, например к профессиональному аудиомикшеру, и повышение уровня звука может привести к полному замыканию наушников.
Все наушники и наушники 1MORE специально разработаны и спроектированы для всех любителей звука. Благодаря сопротивлению до 32 Ом, они обеспечивают идеальное звучание для любых целей, будь то просто прослушивание музыки на ноутбуке или микширование музыки вживую перед аудиторией!
Ознакомьтесь с ассортиментом отмеченных наградой наушников и наушников 1MORE здесь.
Автор: 1MORE INDIA
Общие сведения об импедансе
Ни одна домашняя студия не застрахована от проблем с сопротивлением, но эта тема может показаться очень запутанной.На этом семинаре мы объясним, что записывающемуся музыканту нужно знать об импедансе, и покажем вам, как избежать безжизненных звуков гитары, цифровых сбоев и жареных усилителей!
Любой, кто читал технические характеристики любого микшера, предусилителя, микрофона или почти любого другого аудиооборудования, сталкивался с термином импеданс. Входное сопротивление, выходное сопротивление, оконечное сопротивление, согласованный импеданс и характеристическое сопротивление — все это довольно общие термины в технических спецификациях, но что все они означают и почему они актуальны?
В этой статье я попытаюсь ответить на эти вопросы и объяснить, что вам нужно знать об импедансе с практической точки зрения, не вдаваясь в математику и естественные науки.Так что любой студент-электронщик, читающий это, может остановиться прямо сейчас и вместо этого пойти и сделать домашнее задание …
Хорошо, давайте начнем с основного определения импеданса. Сначала мы должны подумать об электрическом сопротивлении (обозначенном R), измеряемом в Ом (символ Ω). Представьте себе простую схему, состоящую из батареи и резистора. Батарея генерирует напряжение, которое пытается вызвать ток в цепи, подключенной между двумя выводами батареи. Резистор сопротивляется этому току — чем выше номинал резистора, тем ниже будет ток, и наоборот.При сопротивлении току на резисторе возникает разность напряжений. Это важное явление математически определено в законе Ома, где напряжение батареи (представленное V и измеренное в вольтах) равно току (представленному I и измеренному в амперах), умноженному на значение сопротивления резистора. Выражая этот закон алгебраически, V = IR, простая алгебраическая перестановка дает I = V / R. Таким образом, если батарея 12 В и резистор 120 Ом, ток, протекающий по цепи, будет составлять 12 В / 120 Ом, то есть 0.1 А или 100 мА.
Этот простой пример представляет собой схему постоянного тока (DC) — напряжение батареи стабильное и неизменное (без учета эффекта потери энергии батареей с течением времени). Однако, когда мы имеем дело со звуковой электроникой, напряжение сигнала непрерывно изменяет амплитуду, чтобы представить изменяющуюся амплитуду звукового сигнала, и оно чередуется между положительными и отрицательными циклами. Следовательно, протекающие токи имеют различные амплитуды и переменные направления, и у нас есть то, что в общем известно как цепь переменного тока (AC).
Здесь все становится немного сложнее, потому что, помимо сопротивления, есть два других фундаментальных компонента, которые влияют на ток, протекающий по цепи переменного тока. Помимо простого сопротивления, которое мы уже обсуждали, необходимо учитывать также емкость и индуктивность. Проще говоря, они также действуют как резисторы, за исключением того, что их сопротивление току изменяется пропорционально частоте колебаний напряжения сигнала — скорости, с которой ток, протекающий по цепи, заставляется изменять направление под действием напряжения аудиосигнала. кейс.
Вся звуковая электроника имеет комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, включенных в цепи, а также «активных» компонентов, таких как транзисторы или вентили, которые обеспечивают усиление или действуют как переключатели. Чтобы немного облегчить себе жизнь, мы часто рассматриваем общее «сопротивление» сложной цепи, состоящей из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, как составную глыбу, и это то, что мы называем импедансом.
Импеданс обозначен символом Z — отсюда, например, относится к входам с высоким значением Z — и по-прежнему измеряется в Ом.Однако фактическое значение в некоторой степени зависит от частоты задействованных сигнальных напряжений. В цепях аудиовхода и выхода импедансы в основном резистивные, чтобы упростить соединение — импеданс не будет слишком сильно меняться в диапазоне звуковых частот. Однако импеданс для радиочастотных (RF) сигналов часто будет сильно отличаться от импеданса на звуковых частотах, чтобы не допустить радиопомех.
Любое устройство, генерирующее напряжение, имеет так называемый выходной импеданс — значение импеданса его собственной внутренней схемы, «видимое» снаружи (т. Е.как измерено на его выходах). Точно так же любое устройство, которое ожидает получить входное напряжение, имеет входной импеданс — импеданс, «видимый» любым оборудованием, подключенным к его входам (т. Е. Импеданс, измеренный на входах). Выходное напряжение от источника создается через входное сопротивление места назначения (часто называемое импедансом нагрузки или просто нагрузкой), и поэтому напряжение сигнала передается от источника к месту назначения. Однако входное и выходное сопротивление также будут влиять на ток, протекающий по цепи.
Рисунок 1. Входное и выходное сопротивления, также называемые импедансами источника и нагрузки. В случаях, когда необходимо передать максимальную мощность от источника к месту назначения (мощность пропорциональна как напряжению, так и току), выходное сопротивление источника и входной импеданс пункта назначения должен быть одинаковым; ситуация, называемая согласованным или сбалансированным импедансом. (Строго говоря, входное сопротивление должно быть сопряжено с импедансом источника, но я упоминаю об этом только в том случае, если эти надоедливые студенты-электронщики все еще читают!) Если источник и пункт назначения физически разделены большим расстоянием (по отношению к длинам волн) частот передаваемого сигнала), то соединительный кабель также должен иметь такое же полное сопротивление, как и источник, и место назначения.
В подобной согласованной системе мы имеем идеальное устройство передачи мощности, но выходное напряжение от устройства-источника распределяется поровну между выходным и входным импедансами (при условии незначительного влияния кабеля). Это не проблема, так как это учитывается при проектировании оборудования для согласованных систем, но стоит иметь в виду, потому что это имеет некоторые последствия, к которым я вернусь чуть позже.
|
Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если импедансы источника и назначения не совпадают. Ну, в общем, часть энергии, передаваемой от источника к месту назначения, отражается обратно от места назначения (или там, где есть несоответствие импеданса в соединительной цепи) к источнику — в общем, не очень хорошо.Теоретически такие отражения могут проявляться в виде эха или вызывать уменьшение сигналов на определенных частотах путем подавления. Телефонная промышленность обнаружила практические последствия согласования импеданса почти сто лет назад. Длина волны аудиочастотного сигнала, проходящего по кабелю в виде переменного напряжения, может составлять от 15000 км при 20 Гц до примерно 15 км при 20 кГц (длина волны уменьшается с увеличением частоты сигнала), поэтому телефонные кабели используются для передачи разговоров между людьми, живущими в разных городах. могут считаться имеющими значительную длину по сравнению с длиной волны сигналов, которые они несут.
Поскольку длина кабелей между городами была сопоставима с длиной волны передаваемых аудиосигналов, было важно, чтобы импедансы передающего и принимающего оборудования телефонной станции, а также характеристическое сопротивление кабелей (см. Рамку «Характеристическое сопротивление») были правильно подобран. Если импедансы не были согласованы правильно, то возникли бы отражения (слышимые как эхо и окраска), и небольшая энергия от источника достигла пункта назначения, что привело бы к слабым сигналам, выходящим из наушников двух телефонов.Подобные эффекты в наши дни редки, потому что большинство телекоммуникационных систем в настоящее время являются цифровыми — основные проблемы те же, но технология была разработана для их решения.
Чтобы справиться с проблемами согласования импеданса, телекоммуникационная отрасль быстро стандартизировала соединительный импеданс, чтобы обеспечить хорошую передачу аудиосигналов с минимальными отражениями, и он составил 600 Ом. На практике фактические телефонные кабели, как правило, имели характеристический импеданс около 140 Ом, поэтому повсюду использовались согласующие трансформаторы для согласования между «стандартными» 600 Ом и реальными 140 Ом установками.
Рис. 2. В системе согласованного импеданса, работающей по стандарту 600 Ом, подключение двух входов магнитофона к одному выходу консоли вызовет падение уровня на 6 дБ, потому что каждая из двух параллельных нагрузок 600 Ом получает только половину мощности сигнала. Индустрия радиовещания, а затем и индустрия звукозаписи, выросла непосредственно из технологий телекоммуникационной отрасли — измеритель уровня громкости является ярким примером системы измерения для телекоммуникационных компаний, которая до сих пор остается неизменной в индустрии звукозаписи.Одним из следствий этого прямого заимствования технологии было то, что первые студии вещания и звукозаписи также использовали принцип согласованного импеданса 600 Ом практически для всего — выходов магнитофона, консольных входов и так далее. Однако идея согласования импедансов не особенно актуальна или практична в звукозаписывающей студии по нескольким причинам.
Для начала, нас не очень интересует передача энергии между источником и местом назначения — это колебания напряжения сигнала, которые несут интересующую нас информацию — и крайне маловероятно, что какой-либо студийный кабель будет иметь длину 15 км. ! По этим причинам нет технических требований к согласованию импеданса.Во-вторых, в студиях распространено желание распределить один выходной сигнал на несколько входов устройства (например, один выход микшера на несколько входов магнитофона), и с этим возникают проблемы в системах с согласованным импедансом.
Рассмотрим микшер, выдающий номинальный линейный сигнал 0 дБм через выходное сопротивление 600 Ом, подключенный к входу магнитофона с входным сопротивлением 600 Ом (см. Рисунок 2). (Разницу между дБм и дБн см. В поле «Уровни сигнала».) Измеритель входного сигнала магнитофона также покажет уровень сигнала 0 дБм — пока все хорошо.Однако подключите второй вход магнитофона к выходу микшера, и его входное сопротивление 600 Ом взаимодействует с входным сопротивлением первого устройства, создавая новый комбинированный входной импеданс около 300 Ом. (Не вдаваясь в физику здесь, это потому, что два входа подключены параллельно.) Результатом является снижение уровня сигнала на каждом входе магнитофона, так как ток одного и того же источника сигнала теперь должен распределяться между два направления, поэтому на каждом входном импедансе создается половина напряжения.Уменьшение напряжения наполовину — это снижение уровня сигнала на 6 дБ, и, следовательно, измерители магнитофона показывают входной уровень около -6 дБм вместо 0 дБм. Это явно не лучшая ситуация и очень ограничивает то, что с чем может быть связано.
Решение этой проблемы состоит в том, чтобы полностью отказаться от идеи согласования импедансов и вместо этого использовать то, что называется согласованием напряжения. Идея состоит в том, чтобы сконструировать оборудование так, чтобы оно имело минимально возможное выходное сопротивление и относительно высокое входное сопротивление — разница между ними должна составлять не менее десяти раз, а часто и больше.В современном оборудовании обычно используется выходное сопротивление около 150 Ом или ниже, а входное сопротивление — не менее 10 кОм или выше. При крохотном выходном импедансе и относительно высоком входном импедансе (импеданс кабеля можно полностью пренебречь при сравнении) полное выходное напряжение должно развиваться на входном импедансе.
Рис. 3. В системе с согласованием по напряжению два магнитофона могут быть подключены к одной и той же консоли без заметного падения уровня на любой из машин — два параллельных импеданса 30 кОм воспринимаются источником как 15 кОм, что все еще очень высокий по сравнению с выходным сопротивлением 150 Ом.Входы с относительно высоким импедансом, такие как эти, называются мостовыми входами, и они имеют то преимущество, что несколько устройств могут быть подключены параллельно без значительного уменьшения импеданса — напряжение, развиваемое на каждом входе, остается высоким, и источнику не требуется подавать большой ток. (Низкое сопротивление часто называют «нагрузкой» на выход или цепь из-за большого тока, который он требует.)
Давайте еще раз посмотрим на наш предыдущий пример (см. Рисунок 3), где с выхода консоли поступают данные на две ленточные машины.Скажем, каждая машина теперь имеет входное сопротивление 30 кОм; подключение двух параллельно приведет только к уменьшению общего входного импеданса до 15 кОм, что по-прежнему существенно выше, чем выходное сопротивление консоли 150 Ом. Следовательно, входное напряжение практически не пострадает — на самом деле, я рассчитываю потери 0,04 дБ! Даже подключив к выходу третье устройство, импеданс упадет только до 10 кОм — уровень упадет еще на 0,05 дБ, что я не думаю, что кто-то услышит! Поскольку мостовые входы значительно упрощают студийную работу, идея согласования напряжений теперь используется почти повсеместно в линейном аудиооборудовании, независимо от реальных используемых уровней опорного сигнала.
|
На заре разработки микрофонов, когда конструкции с ленточными и подвижными катушками были единственными доступными высококачественными устройствами, большинство систем микрофонов и предусилителей были спроектированы с интерфейсами с согласованным импедансом — обычно работающими на сопротивлении 300 Ом, хотя существовали и другие стандарты.Позже, с появлением конденсаторных микрофонов и их головных усилителей с преобразованием внутреннего импеданса, идея согласования напряжения была принята и сохраняется до сих пор для всех типов микрофонов. Доступно несколько микрофонных предусилителей, которые разработаны специально для использования со старинными ленточными микрофонами и по-прежнему включают интерфейсы с согласованным импедансом. Однако это довольно специализированные устройства, которые не представляют большого практического интереса для большинства из нас.
Как правило, большинство микрофонов имеют выходное сопротивление 150-200 Ом, а большинство входов предусилителя имеют входное сопротивление между 1.5 кОм и 3 кОм — на пределе эмпирического правила «в десять раз выше», о котором я упоминал ранее. Хорошая идея — поддерживать относительно низкое входное сопротивление микрофонных усилителей (по крайней мере, по сравнению с типичными линейными входами), поскольку резисторы создают шум, когда через них протекает ток; чем выше сопротивление, тем больше шум. Поскольку уровень сигнала от микрофонов относительно слабый, обычно требуется большое усиление, попутно усиливая шум резистора. Это причина, по которой в спецификациях микрофонного предусилителя следует указывать импеданс источника при измерении эквивалентного входного шума (EIN); чем ниже импеданс источника, тем меньше будет шум.Хорошее значение EIN для спецификации может быть получено путем измерения входного каскада с импедансом источника 50 Ом. Однако такой коэффициент шума будет совершенно невозможен с реальным микрофоном на 200 Ом!
Звукосниматели, обычно используемые в электрогитарах и бас-гитарах, в основном индуктивные, а не емкостные (из-за катушек, используемых под струнами), а также обладают высоким сопротивлением просто из-за большого количества проводов (обычно до 10 кОм), хотя и отличаются. стили и марки пикапов могут сильно различаться.Поскольку звукосниматель имеет относительно высокий выходной импеданс, это нормально, когда гитарный предусилитель и входы DI имеют очень высокое входное сопротивление. Минимальное значение обычно составляет 470 кОм, но многие из них превышают 1 МОм, а некоторые, предназначенные для приема сигналов от магнитных звукоснимателей в некоторых акустических гитарах, оцениваются даже выше этого.
Если вход имеет слишком низкий импеданс, наиболее заметным эффектом будет потеря высоких частот — фактически, даже использование гитарных кабелей со слишком высокой емкостью может заметно снизить высокие частоты (подробности см. В рамке «Импеданс и частотная характеристика». этого эффекта).Также влияет сустейн, давая «мертвый» звук.
|
Большинство читателей знают, что громкоговорители указаны с номинальным сопротивлением обычно 4, 8, 15 или 16 Ом. Последние, как правило, используются со старинными ламповыми усилителями, первые — с автомобильными системами и системами с батарейным питанием.Громкоговорители — это очень сложные вещи, и усилители с пассивными кроссоверами часто не могут управлять ими. Многие производители громкоговорителей воспроизводят графики кривых импеданса своих конструкций, показывающие импеданс в зависимости от частоты. Беглый осмотр показывает, насколько переменным может быть импеданс и, следовательно, насколько сложно усилителю точно передать свой сигнал на всех частотах.
Как правило, усилители имеют чрезвычайно низкий выходной импеданс (обычно доли Ом), так что импеданс громкоговорителя значительно выше.Однако сопротивление соединительного кабеля также может оказывать слышимое влияние на качество звука. Например, ужасный «колоколообразный изгиб», который так часто используется с дешевыми и недорогими системами, имеет относительно высокое сопротивление, и, поскольку он включен последовательно с громкоговорителем, часть энергии усилителя будет рассеиваться просто на нагрев провода. Сопротивление кабеля также может влиять на характеристики кроссовера.
Рис. 4. Вот способ подключения четырех динамиков с сопротивлением 8 Ом к одному усилителю, сохраняя при этом общую нагрузку 8 Ом.С акустическими кабелями (и межблочными соединениями линейного уровня) со стороны Hi-Fi-прессы связано много черной магии, большая часть которой, на мой взгляд, в любом случае — полная чушь. Не требуется ничего, кроме здравого смысла и разумно спроектированного оборудования. При использовании качественных толстых кабелей с правильной концевой заделкой сопротивление кабеля будет достаточно низким, чтобы не иметь такого же значения, как и емкость. Несмотря на то, что доступно множество хороших высококачественных кабелей для акустических систем, прочный двухжильный сетевой кабель не хуже практически в любой ситуации и значительно дешевле!
Между прочим, стоит знать, что если вы подключаете громкоговорители последовательно, импеданс увеличивается на сумму отдельных единиц.Например, два последовательно соединенных динамика с сопротивлением 8 Ом имеют полное сопротивление 16 Ом. Расчет импеданса для динамиков, подключенных параллельно, немного сложнее. Если импедансы динамиков равны R 1 , R 2 , R 3 и т. Д., Суммарное сопротивление составляет:
Например, два параллельных динамика с сопротивлением 8 Ом имеют импеданс 4 Ом. Комбинируя эти два эффекта, вы можете, например, подключить четыре динамика 8 Ом к усилителю, предназначенному для управления нагрузкой 8 Ом, как показано на Рисунке 4 (выше).Хотя каждый динамик в этой конфигурации будет получать меньше мощности, чем один динамик, общая мощность будет почти одинаковой. Однако у использования нескольких динамиков есть преимущества: каждый динамик может быть дешевле, потому что он должен производить меньше энергии; и общая площадь поверхности диффузоров динамиков может быть увеличена, что может быть использовано для улучшения звучания низких частот системы — отсюда и конструкция с несколькими динамиками некоторых кабинетов для бас-гитары.
|
Наушники, как и громкоговорители, также представляют сопротивление нагрузки для управляющего усилителя.Тем не менее, есть три основных класса дизайна наушников — и я говорю здесь только об импедансах, а не о спорах о конструкции с закрытой, открытой или внутриканальной конструкцией. Импеданс наушников определяется конструкцией звуковых катушек — длиной и размером используемого провода, количеством витков вокруг первого и так далее. Следовательно, импеданс будет влиять на громкость, производимую наушниками, но также будет влиять на силу магнита и некоторые другие аспекты конструкции. Лучшим ориентиром является указанная чувствительность наушников в децибелах на милливатт (дБ / мВт).Конструкция усилителя, используемого для управления наушниками, также будет иметь большое значение для выходной громкости.
В целом наушники можно разделить на три группы по их сопротивлению: радиовещательные, профессиональные или портативные. Группа «вещания» имеет относительно высокий импеданс, обычно от 1,5 кОм до 2 кОм. Идея этого относительно высокого импеданса заключается в том, что наушники можно подключить к патч-бей для мониторинга источника сигнала, не нагружая его чрезмерно и не вызывая падения уровня.Например, широко распространенный Beyer DT100 может иметь импеданс 2 кОм.
Следующая группа — это «профессиональные» конструкции, диапазон которых обычно составляет от 150 до 600 Ом. В этой группе часто бывает так, что чем ниже импеданс, тем выше громкость. Это очевидный маркетинговый ход, но, учитывая два схожих дизайна, наушники с более низким импедансом будут звучать громче при подключении к одному и тому же усилителю — и, конечно, некоторые покупатели могут просто склонить одну пару наушников к другой. из-за лишнего объема.Например, Sennheiser HD250 доступен с сопротивлением 150 Ом.
Третья группа — это конструкции, предназначенные для использования с портативными проигрывателями компакт-дисков и т.п. Мощность — это произведение напряжения и тока, но, поскольку напряжение питания усилителей ограничено (потому что вы используете батареи), для большей мощности требуется больший ток. Этого можно добиться только в том случае, если у наушников низкий импеданс. Типичные конструкции обеспечивают импеданс в диапазоне 8-32 Ом — например, Sony MDR7509 имеет импеданс 24 Ом.
Все чаще люди склонны использовать высококачественные наушники с «профессиональным» импедансом с портативным оборудованием, и это редко является проблемой, за исключением того, что максимальная громкость будет уменьшена по сравнению с конструкцией с более низким импедансом, что в большинстве случаев неплохо. чехлы и потенциально могут увеличить время автономной работы плеера. Стоит отметить, что большинство производителей предлагают множество вариантов импеданса со многими своими моделями наушников — Beyerdynamic особенно всесторонне в этом отношении, но часто стоит задать вопрос, не кажется ли предпочтительная модель с подходящим импедансом для вашей заявление.
|
Чтобы завершить это обсуждение вопросов импеданса, я собираю то, что может показаться странным сочетанием тем под одним заголовком, но вскоре все обретет смысл. Как вы теперь понимаете, точное измерение уровня аудиосигналов требует определенных знаний конфигурации интерфейса и соответствующего согласования импеданса или напряжения. Как правило, подвесные измерители — будь то соответствующие испытательные и измерительные устройства или просто внешние измерители какого-либо типа — будут спроектированы с высоким входным сопротивлением.Это сделано для того, чтобы их можно было подключать через аудиоконтур, не нагружая его и не влияя на уровень. В конце концов, было бы довольно глупо, если бы подключение измерителя резко изменило уровень сигнала, который вы пытались измерить! Таким образом, с обычным согласованным по напряжению интерфейсом не о чем беспокоиться — вы можете просто подключить измеритель к аудиосхеме, и все будет хорошо.
Однако подключение измерителя высокого импеданса прямо через выход устройства, предназначенного для работы в среде с согласованным импедансом, приведет к ошибочным результатам.Это связано с тем, что выход источника рассчитан на работу с сопротивлением 600 Ом — все остальное полностью испортит уровни. Именно по этой причине контрольно-измерительные приборы часто оснащаются переключаемой оконечной нагрузкой на 600 Ом.
Хотя сейчас крайне редко можно найти звуковое оборудование с согласованным импедансом 600 Ом за пределами уважаемых вещательных организаций, таких как BBC, стоит рассмотреть связанные с этим проблемы, потому что они также применимы к цифровому аудио и видео, оба из которых имеют согласованный импеданс. системы.Видеоинтерфейсы обычно работают с подключениями с согласованным сопротивлением 75 Ом. Другими словами, выходы получают свои сигналы с сопротивлением 75 Ом, входы имеют сопротивление 75 Ом, а коаксиальные кабели имеют характеристический импеданс 75 Ом — больше ничего не подойдет!
Рис. 5. Хотя входы и выходы цифрового синхросигнала должны быть согласованы по импедансу, можно последовательно подключить несколько входов к одному выходу, если вы убедитесь, что полное сопротивление оконечной нагрузки 75 Ом на конце цепь.Многие видеооборудование обеспечивает переключаемую оконечную нагрузку 75 Ом на входных соединениях, но это делается для обеспечения гибкости, а не для отрицания концепции сбалансированного импеданса. В системе со сбалансированным импедансом, при условии, что источник, приемник и кабели имеют требуемую характеристику импеданса 75 Ом, все в порядке. Однако часто бывает необходимо подключить несколько устройств к одному выходу, а это строго не разрешено в системе с согласованным импедансом. Одним из способов решения проблемы является параллельное соединение входов целевого оборудования (с помощью специальных Т-образных адаптеров для подключения от одного устройства к другому), причем только последний обеспечивает необходимое оконечное сопротивление 75 Ом — все остальные имеют очень низкую нагрузку. высокое входное сопротивление.Таким образом, источник «думает», что он управляет только одним пунктом назначения, и поддерживается правильное согласование импеданса при условии, что оконечная нагрузка 75 Ом находится на конце линии подключенного оборудования.
Эта же концепция согласованного импеданса используется для цифровых аудиосигналов S / PDIF (на разъемах phono или BNC), а также для цифровых аудиосигналов. Опять же, интерфейсы 75 Ом используются с коаксиальным кабелем 75 Ом. Не поддавайтесь соблазну использовать какой-либо старый кусок экранированного провода, потому что несоответствующий характеристический импеданс приведет к отражениям и ослаблению сигнала, что либо полностью предотвратит передачу данных, либо испортит ее, что сделает интерфейс крайне ненадежным.
Большинство подключений S / PDIF выполняются по принципу «один к одному», поэтому и исходное, и целевое устройства имеют импеданс 75 Ом и предполагают прохождение по кабелю 75 Ом. Однако сигналы синхронизации слов часто распределяются по нескольким адресатам, поэтому многие производители применяют тот же подход к своим входам синхронизации, что и производители видеооборудования. Другими словами, вход синхросигнала может иметь высокоимпедансную конструкцию с переключаемой нагрузкой 75 Ом. Здесь действуют те же правила, что и для видео.Только последняя часть оборудования в цепи должна обеспечивать оконечную нагрузку 75 Ом — любое другое расположение приведет к отражениям и потере сигнала. Помните, что у большого количества цифрового оборудования есть только фиксированный импеданс 75 Ом на входах Word Clock, и в этом случае невозможно последовательно подключить подачу Word Clock. Вместо этого потребуется усилитель-распределитель для обеспечения однозначной тактовой частоты, поддерживая согласование импеданса.
Цифровой аудиосигналAES-EBU также подключается к системе с согласованным импедансом, на этот раз рассчитанной на импеданс 110 Ом.Опять же, разумно использовать только кабели, разработанные с соответствующим характеристическим импедансом 110 Ом, хотя я обнаружил, что сбалансированный характер AES-EBU в сочетании с тем фактом, что сигнал начинается при очень хорошем уровне напряжения, делает его гораздо более сильным. устойчив к рассогласованиям импеданса, чем S / PDIF, Word Clock или композитное видео.
В спецификации AES-EBU указано, что интерфейс задуман как система «один-к-одному», и усилители-распределители должны использоваться, если один выход требуется для питания нескольких входов.При этом первоначальные спецификации AES-EBU позволяли одному источнику напрямую передавать до четырех пунктов назначения, и я часто обнаруживал, что это работает удовлетворительно — в основном из-за очень надежного и терпимого характера AES-EBU. Однако потенциальная проблема с такой пассивной системой распределения заключается в том, что если одно принимающее устройство отключено, отражения сигнала от его незакрепленного кабеля вернутся в точку распространения и деструктивно взаимодействуют с исходными данными, не позволяя другим адресатам декодировать данные. сигналы.
Импеданс до контршока дефибрилляции: существует ли оптимальный импеданс?
Считается, что дефибрилляция возникает из-за изменений трансмембранного потенциала, вызванных током, протекающим через ткань сердца. Импеданс электрического встречного удара является важным параметром, поскольку он определяется величиной и распределением тока, протекающего при определенном ударном напряжении. Импеданс состоит из вкладов сопротивления от: (1) внетканевых источников, которые включают дефибриллятор, отведения и электроды; (2) тканевые источники, которые включают внутрисердечную и внесердечную ткань; и (3) граница раздела между электродом и тканью.Тканевые источники доминируют в импедансе и, вероятно, вносят свой вклад в широкий диапазон значений импеданса, представленных для импульса дефибрилляции. Поскольку импеданс не является постоянным внутри или между субъектами, дефибрилляторы должны быть спроектированы с учетом этих различий без ущерба для безопасности пациента или терапевтической эффективности. Экспериментальные исследования на животных и людях показывают, что импеданс изменяется в нескольких различных временных масштабах от миллисекунд до лет. Считается, что эти изменения являются результатом как электрохимических, так и физиологических механизмов.Обычно считается, что полное сопротивление оптимизируется, когда оно снижено до минимума, поскольку это позволяет протекать наибольшему току при данном ударе напряжения. Однако, если импеданс снижается путем изменения положения или размера электродов таким образом, что ток уменьшается в части сердца, даже если ток увеличивается в другом месте, тогда общее напряжение, ток и энергия, необходимые для дефибрилляции может увеличиваться, а не уменьшаться, даже если сопротивление уменьшается. Простая компьютерная модель граничного элемента предполагает, что наиболее равномерное распределение тока через сердце достигается для тех местоположений электродов, в которых импеданс в сердце равен или близок к максимальному сердечному импедансу для любого местоположения этих конкретных электродов.
