I. インピーダンス整合の基本原理
1. 純抵抗回路
物理学と電気はそのような問題を教えてくれました: 電位 E に接続された R 電気器具の抵抗、r バッテリー パックの内部抵抗、電源の電力出力が最大になる条件は何ですか? 外部抵抗が内部抵抗と等しい場合、電源から外部回路への電力出力は最大になります。これは、純抵抗回路の電力整合です。 AC 回路に置き換えた場合、同じ回路が R=r この条件を満たしている必要があります。
2. リアクタンス回路
リアクタンス回路は、抵抗器に加えて、回路内にコンデンサとインダクタがある純粋な抵抗回路よりも複雑です。 コンポーネントであり、低周波または高周波 AC 回路で動作します。 交流回路では、交流に対する抵抗、容量、インダクタンスのインピーダンスをインピーダンスと呼び、Zで表します。このうち、交流のインピーダンスに対する容量とインダクタンスをそれぞれ容量性抵抗、誘導性抵抗と呼びます。 静電容量とインダクタンス自体に加えて、容量性抵抗と誘導性抵抗の値は、動作中の交流電流の周波数の大きさに関連しています。 リアクタンス回路では、抵抗R、インダクタンス、および静電容量の値は、単純な算術和では計算できず、インピーダンス三角形法によって計算されることに注意してください。 したがって、リアクタンス回路は、純粋な抵抗回路よりもマッチングが複雑であり、入力回路と出力回路の抵抗成分が等しくなければならないだけでなく、同じサイズで逆符号のリアクタンス成分も必要です (共役整合)。 ; または、抵抗成分とリアクタンス成分が等しい (無反射マッチング)。 ここで、リアクタンス X は、誘導抵抗 XL と容量性抵抗 XC の差です (並列回路の計算がより複雑な場合は、直列回路のみ)。 上記の条件を満たすことをインピーダンス整合といい、最大の電力が得られる負荷です。
インピーダンス整合の鍵は、前段の出力インピーダンスが後段の入力インピーダンスと等しいことです。 入力インピーダンスと出力インピーダンスは、あらゆるレベルの電子回路、さまざまな測定器、さまざまな電子部品で広く使用されています。 では、入力インピーダンスと出力インピーダンスとは？ 入力インピーダンスは、信号源に対する回路のインピーダンスです。
例えば：マルチメータの電圧ブロックの入力インピーダンス（電圧感度と呼ばれる）が高いほど、テスト対象の回路へのシャントが小さくなり、測定誤差が小さくなります。 また、電流ブロックの入力インピーダンスが低いほど、被試験回路の分圧が小さくなり、測定誤差が小さくなります。 パワーアンプの場合、信号源の出力インピーダンスと増幅回路の入力インピーダンスが等しいときをインピーダンス整合といい、増幅回路は出力で最大の電力を得ることができます。 出力インピーダンスは、負荷と通信する回路のインピーダンスです。
例えば：電圧源には低い出力インピーダンスが必要ですが、電流源には高い出力インピーダンスが必要です。 増幅回路の場合、出力インピーダンスの値は負荷に耐える能力を示します。 通常、出力インピーダンスが小さければ、負荷に耐える能力は強いです。 出力インピーダンスと負荷が一致しない場合は、トランスまたはネットワーク回路を追加して一致させることができます。 たとえば、出力トランスは通常トランジスタアンプとスピーカーの間に接続され、アンプの出力インピーダンスはトランスの一次インピーダンスと一致し、トランスの二次インピーダンスはスピーカーのインピーダンスと一致します。 トランスは、一次巻線と二次巻線の巻数比によってインピーダンス比を変換します。 実際の電子回路では、信号源と増幅回路、または増幅回路と負荷インピーダンスが等しくない場合がよくあるため、直接接続することはできません。 解決策は、それらの間に整合回路または整合ネットワークを追加することです。 最後に、インピーダンス整合は電子回路にのみ適用されます。 電子回路で送信される信号電力は本質的に弱いため、出力電力を増加させるには整合が必要です。 電気回路では、マッチングは一般に考慮されません。そうしないと、出力電流が高すぎてアプライアンスが損傷します。
Ⅱ． インピーダンスマッチングの適用
クロック信号、バス信号、さらには数百メガバイトまでの DDR 信号などの一般的な高周波信号フィールドの場合、一般的なデバイス トランシーバーの誘導抵抗と容量抵抗は、抵抗 (つまり、インピーダンスの実部) は無視できますが、この時点では、インピーダンス整合はその実部のみを考慮する必要があります。
RF の分野では、アンテナ、アンプなどの多くのデバイスで、それらの入出力インピーダンスは非実数 (純粋な抵抗ではない) であり、虚数部分 (容量性または誘導性抵抗) は無視できないほど大きくなります。 、次に共役マッチング法を使用する必要があります。
