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以收音機的最終放大器輸出電路為例。 圖中,左邊的框架是放大器輸出的等效電路,它由放大器輸出端的內阻R0和電動勢E組成,右側是揚聲器負載RL。
根據整個電路的歐姆定律,i=e (r0+rl),負載上的功率為:pl=rlxi 2=rlx(e 2) (r0+rl) 2;
求上式極值,當r0=rl時,pl為最大值。 也就是說,此時在負載上獲得最大功率。
我們說電路的負載和輸出阻抗是匹配的。
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<>在具有電阻、電感和電容的電路中,對電路中電流起阻礙作用的阻抗稱為阻抗。
阻抗通常用z表示,是乙個複數,實部稱為電阻,虛部稱為電抗。
其中電路中的電容與交流電相反。
阻礙作用。
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阻抗匹配的概念:
阻抗匹配主要用於傳輸線上,從而達到所有高頻微波訊號都能傳輸到負載點,幾乎沒有訊號反射回**點的目的。 訊號源的內阻抗等於所連線傳輸線的特徵阻抗且相位相同,或傳輸線的特性阻抗等於所連線負載阻抗的大小和相位,稱為阻抗匹配狀態下傳輸線的輸入或輸出, 這被稱為阻抗匹配。
阻抗匹配的基本原理:
1.純電阻電路。
在中學的電力物理中,將電阻為 r 的電器連線到電動勢為 e 且內阻為 r 的電池組存在問題。 當外阻等於內阻時,電源對外電路的功率輸出最大,即為純電阻電路的功率匹配。
如果換成交流電路,在電路不匹配之前,還必須滿足r=r的條件。
2.電抗電路。
電抗電路比純電阻電路複雜,電路中除了電阻器外,還有電容器和電感器。 元件,並在低頻或高頻交流電路中執行。 在交流電路中,電阻、電容和電感對交流的電阻稱為阻抗,用字母 Z 表示。
其中,電容和電感對交流電的阻礙作用分別稱為容抗和感抗。
容抗和電抗的值不僅與電容和電感本身的大小有關,還與其工作的交流電的頻率有關。 值得注意的是,在電抗電路中,電阻r、感抗和容抗的值不能用簡單的算術相加,而往往用阻抗三角法計算。
因此,電抗電路的匹配比純電阻電路的匹配更複雜,除了輸入和輸出電路中的電阻分量相等外,還要求中間塌陷的電抗分量大小相等且符號相反(共軛匹配); 或者電阻和電抗分量分別相等(無反射匹配)。
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阻抗與電阻的關係為:聯動和若干關係。 導體的電阻越大,導體對電流的阻抗就越大。
電阻是乙個物理量,在物理學中表示導體對電熱枯萎電流的影響大小。 導體的電阻越大,導體對電流的阻力就越大。 在具有電阻、電感和電容的電路中,稱為阻礙電路中電流的阻抗。
阻抗在具有電阻、電感和電容的電路中,對電路中電流起到阻礙作用的阻抗稱為阻抗。 阻抗衝擊模仿通常用z表示,z是乙個複數,實際上稱為電阻,而虛擬稱為電抗,其中電容對電路中交流電的阻礙作用稱為容抗,電感對明英光纖電路中交流電的阻礙作用稱為感抗。
電容器和電感器對電路中交流電的阻礙作用統稱為電抗。 阻抗的單位是歐姆。 阻抗的概念不僅存在於電路中,也存在於機械振動系統中。
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阻抗匹配要求輸入阻抗應與電氣裝置連線時的輸出阻抗相同。 電氣裝置只有在滿足阻抗匹配的情況下才能達到最大效率。
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為了最大限度地提高功率放大器輸出額定功率; 電源電壓主要取決於給定條件下的負載阻抗。 一般,在D類開關功率放大器中,發電機變壓器,初級等效負載RL'輸出功率表示式為:
其中 vam 是等效負載下基波的大小;
VCC為電源電壓; 因此,VCES是功率放大器管的飽和壓降。
為了保證系統有一定的功率裕度(由於輸出變壓器的損耗,終級匹配環路和電晶體損耗電阻,PO'有必要乘以大約等於 1 4 到 1 5 的係數。 即輸出功率po為1 5po';
從上面的公式可以看出,在給定的電源電壓下,輸出功率取決於等效負載rl'。 目前,大多數功率超聲波發生器都裝有壓電換能器,其阻抗約為幾十歐姆到幾百歐姆,因此為了達到所需的額定功率,需要將換能器負載RL的阻抗進行轉換。 從高阻抗過渡到低阻抗。
通常,轉換是通過輸出變壓器初級級線圈的匝數比來執行的。 如果變壓器的次級初級匝數之比為n m,則輸出功率處的初級電阻po。
例如,換能器上發電機的功率輸出為1000W,直流VCC為220V,VCEs=10V,功率應有一定的餘量,則PO='=1500w。那麼變壓器是初級的。
如果換能器諧振時的等效電阻RL 200,則輸出變壓器的初級匝數與次級匝數之比。
上述阻抗轉換由輸出變壓器進行。
輸出變壓器是超聲波發生器阻抗匹配和功率傳輸的重要組成部分,其設計和繞組工藝對發生器的工作安全非常重要。 它不僅以漏感、勵磁電流等形式影響電路的執行,而且漏感是形成輸出電壓尖峰的主要原因。 因此,在設計中應選擇高磁通密度B、高磁導率C、高電阻率C和低矯頑力HC的高飽和材料作為核心。
一般情況下,在防止高頻變壓器瞬態飽和時,在設計中應注意以下幾點: