Меню

Выходной импеданс датчика это

Что такое выходное сопротивление?

Выходной импеданс – это величина импеданса между выходными устройствами предусилителя или усилителя (обычно транзисторами, но, возможно, трансформатором или лампой) и фактическими выходными клеммами компонента. Это включает в себя внутренний импеданс самого устройства.

Чтобы лучше понять это определение, давайте кратко повторим концепцию импеданса. Сопротивление – это степень, до которой что-то ограничивает поток электричества постоянного тока. Импеданс в основном то же самое, но с переменным током вместо постоянного тока. Как правило, полное сопротивление компонента будет меняться при изменении частоты электрического сигнала. Например, небольшая катушка провода будет иметь почти нулевое сопротивление при 1 Гц, но высокое сопротивление при 100 кГц. Конденсатор может иметь практически бесконечное полное сопротивление при 1 Гц, но почти полное сопротивление при 100 кГц.

Зачем вам нужен выходной импеданс?

Так почему же компонент имеет выходное сопротивление? По большей части, это защитить его от повреждений от коротких замыканий.

Любое устройство вывода ограничено по величине электрического тока, с которым оно может работать. Если выход устройства закорочен, его просят передать огромное количество тока. Например, выходной сигнал 2,83 В будет генерировать ток 0,35 А и мощность 1 Вт в типичном 8-омном громкоговорителе. Нет проблем там. Но если провод с сопротивлением 0,01 Ом был подключен к выходным клеммам усилителя, тот же выходной сигнал 2,83 В будет производить ток 282,7 А и мощность 800 Вт. Это гораздо больше, чем может обеспечить большинство устройств вывода. Если усилитель не имеет какой-либо схемы защиты или устройства, выходное устройство будет перегреваться и, вероятно, будет необратимо повреждено. И да, это может даже загореться.

С некоторым количеством импеданса, встроенного в выход, компонент, очевидно, имеет большую защиту от коротких замыканий, потому что выходное сопротивление всегда находится в цепи. Скажем, у вас есть усилитель для наушников с выходным сопротивлением 30 Ом, вы используете пару 32-омных наушников и вы укорачиваете шнур наушников, случайно обрезав его ножницами. Вы переходите от полного сопротивления системы 62 Ом к общему сопротивлению, возможно, 30,01 Ом, что не так уж важно. Конечно, намного менее экстремальный, чем переход с 8 Ом на 0,01 Ом.

Насколько низким должен быть выходной импеданс?

Очень общее правило в аудио: вы хотите, чтобы выходное сопротивление было как минимум в 10 раз ниже ожидаемого входного сопротивления, которое он будет подавать. Таким образом, выходное сопротивление не оказывает существенного влияния на производительность системы. Если выходной импеданс намного более чем в 10 раз превышает входной импеданс, который он подает, вы можете столкнуться с несколькими различными проблемами.

С любой аудиоэлектроникой слишком высокий выходной импеданс может создавать эффекты фильтрации, которые вызывают странные аномалии частотной характеристики, а также приводят к снижению выходной мощности. Чтобы узнать больше об этих явлениях, ознакомьтесь с моей первой и второй статьями о том, как кабели динамиков могут влиять на качество звука.

С усилителями есть дополнительная проблема. Когда усилитель перемещает диффузор динамика вперед или назад, подвеска динамика возвращает конус обратно в его центральное положение. Это действие генерирует напряжение, которое затем возвращается на усилитель. (Это явление известно как «обратная ЭДС» или обратная электродвижущая сила.) Если выходной импеданс усилителя достаточно низок, он эффективно закорачивает эту обратную ЭДС и действует как тормоз на конусе, когда он отскакивает назад. Если выходной импеданс усилителя слишком высок, он не сможет остановить диффузор, и диффузор будет продолжать подпрыгивать, пока не прекратится трение. Это создает эффект звонка и заставляет ноты задерживаться после того, как они должны были остановиться.

Это можно увидеть в рейтингах коэффициентов демпфирования усилителей. Коэффициент демпфирования – это ожидаемое среднее входное сопротивление (8 Ом), деленное на выходное сопротивление усилителя. Чем выше число, тем лучше коэффициент демпфирования.

Читайте также:  Датчик температуры салона renault megane 3

Выходное сопротивление усилителя

Поскольку мы говорим об усилителях, давайте начнем с того примера, который показан на рисунке выше. Полное сопротивление колонок обычно составляет от 6 до 10 Ом, но обычно для колонок сопротивление падает до 3 Ом на определенных частотах, а в некоторых крайних случаях даже до 2 Ом. Если вы используете два динамика параллельно, как это обычно делают пользовательские установщики при создании многокомнатных аудиосистем, это уменьшает сопротивление в два раза, то есть динамик, который падает до 2 Ом, скажем, 100 Гц, теперь падает до 1 Ом на этой частоте, когда в паре с другим динамиком того же типа. Это, конечно, крайний случай, но разработчики усилителей должны учитывать такие крайние случаи, иначе они могут столкнуться с большой кучей усилителей, приходящих на ремонт.

Если минимальный импеданс динамика составляет 1 Ом, это означает, что выходной импеданс усилителя должен быть не более 0.1 Ом Очевидно, что нет места, чтобы добавить достаточное сопротивление к выходу этого усилителя, чтобы обеспечить надежную защиту выходных устройств.

Таким образом, усилитель должен будет использовать какую-то схему защиты. Это может быть то, что отслеживает токовый выход усилителя и отключает выход, если ток слишком велик. Или это может быть простой предохранитель или автоматический выключатель на входящей линии переменного тока или на линиях питания. Они отключают источник питания, когда потребляемая мощность больше, чем может выдержать усилитель.

Кстати, почти во всех ламповых усилителях мощности используются выходные трансформаторы, а поскольку выходные трансформаторы представляют собой просто катушки из проволоки, обернутой вокруг металлического каркаса, они имеют собственный собственный импеданс, иногда даже 0,5 Ом или даже больше. Фактически, чтобы имитировать звук лампового усилителя в его твердотельных (транзисторных) усилителях Sunfire, знаменитый дизайнер Боб Карвер добавил переключатель «токового режима», который последовательно помещал 1-омный резистор с выходными устройствами. Конечно, это нарушало минимальное отношение выходного сопротивления 1: 10 к ожидаемому входному сопротивлению, которое мы обсуждали выше, и, таким образом, оказало существенное влияние на частотную характеристику подключенного динамика, но это то, что вы получаете со многими ламповыми усилителями и это именно то, что Карвер хотел имитировать.

Выходной импеданс предусилителя/устройства-источника

С предусилителем или устройством-источником (CD-проигрыватель, кабельная приставка и т. Д.), Как показано на рисунке выше, ситуация другая. В этом случае вас не волнует сила или ток. Все, что вам нужно для передачи звукового сигнала, это напряжение. Таким образом, нисходящее устройство – усилитель мощности в случае предусилителя или предусилитель в случае устройства-источника – может иметь высокий входной импеданс. Любой ток, проходящий через линию, почти полностью блокируется этим высоким входным сопротивлением, но напряжение проходит нормально.

Для большинства усилителей мощности и предусилителей обычно используется входное сопротивление от 10 до 100 кОм. Инженеры могут идти выше, но они могут получить больше шума таким образом. Между прочим, гитарные усилители обычно имеют входное сопротивление от 250 кОм до 1 МОм, поскольку звукосниматели электрогитары обычно имеют выходное сопротивление в диапазоне от 3 до 10 кОм.

Короткие замыкания могут быть обычными для цепей линейного уровня, потому что так легко случайно натереть два оголенных провода вилки RCA о кусок металла, который их замыкает. Таким образом, выходные сопротивления 100 Ом или более распространены в предусилителях и устройствах-источниках. Я видел несколько экзотических высококлассных компонентов с выходным сопротивлением на уровне линии всего 2 Ом, но они будут иметь либо очень мощные выходные транзисторы, либо защитную схему для предотвращения повреждения от короткого замыкания. В некоторых случаях они могут иметь соединительный конденсатор на выходе, чтобы блокировать напряжение постоянного тока и предотвращать перегорание выходного устройства.

Читайте также:  Автополив ардуино емкостной датчик

Фоно-предусилители – это совершенно другая тема. Хотя они обычно имеют выходные сопротивления, аналогичные импедансам CD-плеера, их входные сопротивления очень отличаются от импедансов линейного каскада. Это слишком много, чтобы вдаваться в подробности. Возможно, я углублюсь в эту тему в другой статье.

Выходное сопротивление усилителя наушников

Рост популярности наушников привел к довольно странному, нестандартному системному сопротивлению типичных усилителей для наушников. В отличие от обычных усилителей, усилители для наушников имеют широкий диапазон выходных сопротивлений. Действительно дешевые усилители для наушников, подобно тем, которые встроены в большинство ноутбуков, могут иметь выходное сопротивление до 75 или даже 100 Ом, хотя сопротивление наушников обычно составляет от 16 до 70 Ом.

Потребитель редко отключает и повторно подключает громкоговорители во время работы усилителя, а также редко повреждает кабели громкоговорителей во время работы усилителя. Но с наушниками такие вещи случаются постоянно. Люди обычно подключают или отключают наушники, когда работает усилитель для наушников. Кабели наушников часто повреждаются, иногда вызывая короткое замыкание, когда они используются. Конечно, большинство усилителей для наушников являются дешевыми устройствами, что может сделать создание достойной схемы защиты слишком дорогостоящим. Поэтому большинство производителей выбирают более простой путь: они повышают выходное сопротивление усилителя, добавляя резистор (или иногда конденсатор).

Как вы можете видеть из моих измерений в наушниках (переходите ко второму графику), высокий выходной импеданс может оказать огромное влияние на частотную характеристику наушников. Я измеряю частотную характеристику наушников сначала с помощью усилителя для наушников Musical Fidelity с выходным сопротивлением 5 Ом, а затем с дополнительным сопротивлением 70 Ом, добавленным для создания полного выходного сопротивления 75 Ом.

Эффект от высокого выходного импеданса зависит от импеданса подключенных наушников, особенно от изменения импеданса наушников на разных частотах.Наушники, которые имеют большие колебания импеданса – как большинство моделей наушников с драйверами сбалансированного якоря – обычно демонстрируют существенные изменения частотной характеристики, когда вы переключаетесь с усилителя с низким выходным сопротивлением на усилитель с высоким выходным сопротивлением. Часто наушники с естественным звучащим тональным балансом при использовании с источником с низким импедансом имеют низкочастотный, тусклый баланс при использовании с источником с высоким импедансом.

К счастью, низкий выходной импеданс доступен во многих высококачественных усилителях для наушников (особенно в твердотельных моделях), и даже в некоторых маленьких микросхемах для наушников, встроенных в такие устройства, как iPhone. Обычно нет способа точно узнать, озвучены ли наушники для использования с высоким или низким выходным сопротивлением, но я предпочитаю придерживаться низкого выходного сопротивления по причинам, упомянутым ранее в этой статье.

Я предпочел бы не использовать наушники с огромными колебаниями импеданса, которые могут привести к изменению частотной характеристики при использовании усилителей для наушников с высоким выходным сопротивлением (например, в ноутбуке, на котором я это печатаю). К сожалению, я обычно предпочитаю звучание хороших наушников-вкладышей со сбалансированной арматурой, а не наушников с динамическими драйверами, поэтому, когда я использую эти наушники с ноутбуком, я обычно подключаю внешний усилитель или USB-усилитель/ЦАП наушников.

Источник

Выходное сопротивление — Output impedance

Выходной импеданс из электрической сети является мерой оппозиции тока потока (импеданс), как статическая ( сопротивление ) и динамическим ( реактивная ), в сеть нагрузки, подключаемой которая является внутренней к электрическому источнику. Выходное сопротивление — это мера склонности источника к падению напряжения, когда нагрузка потребляет ток, при этом сеть источника является частью сети, которая передает, а сеть нагрузки является частью сети, которая потребляет.

Из-за этого выходной импеданс иногда называют импедансом источника или внутренним импедансом .

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

Все устройства и соединения имеют ненулевое сопротивление и реактивное сопротивление, поэтому ни одно устройство не может быть идеальным источником. Выходное сопротивление часто используется для моделирования реакции источника на ток. Некоторая часть измеренного выходного импеданса устройства может физически не существовать внутри устройства; некоторые из них являются артефактами, вызванными химическими, термодинамическими или механическими свойствами источника. Этот импеданс можно представить как импеданс, включенный последовательно с идеальным источником напряжения или параллельно с идеальным источником тока ( см . : Последовательные и параллельные цепи ).

Читайте также:  Где датчик детонации f18b2

Источники моделируются как идеальные источники (идеальные источники, которые всегда поддерживают желаемое значение) в сочетании с их выходным сопротивлением. Выходной импеданс определяется как смоделированный и / или реальный импеданс, соединенный последовательно с идеальным источником напряжения. Математически, источники тока и напряжения могут быть преобразованы друг с другом , используя теорему Thevenin в и теоремы Нортона .

В случае нелинейного устройства , такого как транзистор , термин «выходной импеданс» обычно относится к влиянию на сигнал малой амплитуды и будет изменяться в зависимости от точки смещения транзистора, то есть постоянного тока ( Постоянного тока) и напряжения, приложенного к устройству.

Измерение

Сопротивление источника чисто резистивного устройства может быть экспериментально определено путем увеличения нагрузки на устройство до тех пор, пока напряжение на нагрузке (переменное или постоянное) не станет равным половине напряжения холостого хода. В этот момент сопротивление нагрузки и внутреннее сопротивление равны.

Более точно это можно описать, отслеживая кривые зависимости напряжения от тока для различных нагрузок и вычисляя сопротивление по закону Ома . (Внутреннее сопротивление может быть неодинаковым для разных типов нагрузки или на разных частотах, особенно в таких устройствах, как химические батареи.)

Обобщенный импеданс источника для реактивного (индуктивного или емкостного) устройства-источника сложнее определить и обычно измеряется с помощью специализированных инструментов, а не вручную.

Усилители звука

Реальный выходной импеданс (Z S ) усилителя мощности обычно меньше 0,1 Ом, но это редко указывается. Вместо этого он «скрыт» в параметре коэффициента демпфирования , который равен:

дает малое сопротивление источника (выходное сопротивление) усилителя мощности. Это можно вычислить из Z L громкоговорителя (обычно 2, 4 или 8 Ом) и заданного значения коэффициента демпфирования.

Обычно в аудио и Hi-Fi входное сопротивление компонентов в несколько раз (технически более чем в 10 раз) превышает выходное сопротивление подключенного к ним устройства. Это называется мостовым подключением по сопротивлению или мостом по напряжению.

В этом случае Z L >> Z S , (на практике 🙂 DF > 10

В видео, РЧ и других системах импедансы входов и выходов одинаковы. Это называется согласованием импеданса или согласованным соединением.

Фактическое выходное сопротивление для большинства устройств не совпадает с номинальным выходным сопротивлением. Усилитель мощности может иметь номинальное сопротивление 8 Ом, но фактическое выходное сопротивление будет варьироваться в зависимости от условий цепи. Номинальный выходной импеданс — это импеданс, при котором усилитель может без сбоев передать максимальное количество мощности.

Аккумуляторы

Внутреннее сопротивление — это концепция, которая помогает моделировать электрические последствия сложных химических реакций внутри батареи . Невозможно напрямую измерить внутреннее сопротивление батареи, но его можно рассчитать по данным тока и напряжения, измеренным в цепи. Когда к батарее прилагается нагрузка, внутреннее сопротивление можно рассчитать по следующим уравнениям:

р B знак равно ( V s я ) — р L знак равно V S — V L я <\ displaystyle <\ begin R_ & = \ left ( <\ frac > \ right) -R_ \\ & = <\ frac -V_ > > \ end >>

Внутреннее сопротивление зависит от возраста аккумулятора, но для большинства коммерческих аккумуляторов внутреннее сопротивление составляет порядка 1 Ом.

Когда через ячейку проходит ток, измеренная ЭДС ниже, чем при отсутствии тока, подаваемого ячейкой. Причина этого в том, что часть доступной энергии ячейки используется для переноса зарядов через ячейку. Эта энергия растрачивается так называемым «внутренним сопротивлением» этой клетки. Эта потраченная впустую энергия проявляется как потерянное напряжение. Внутреннее сопротивление r = (E — ) / I. V L <\ displaystyle V_ >

Источник

Adblock
detector