Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
волшебством.
(В пределах данной главы автор не вполне последователен в терминологии и
обозначениях: говоря об импедансе и обозначая его символом Z, он почти
всюду имеет в виду чисто действительное сопротивление, не оговаривая
этого каждый раз. При переводе были сохранены обозначения оригинала, а
терминология в максимальной степени приближена к традиции изложения
затрагиваемых здесь вопросов в отечественной литературе. - Прим. перев.)
5.2 Входное сопротивление
У любого электрического устройства, для работы которого требуется сигнал,
имеется входное сопротивление. Точно так же, как и любое другое
сопротивление (в частности, сопротивление в цепях постоянного тока),
входное сопротивление устройства есть мера тока, текущего по входной
цепи, когда ко входу приложено определенное напряжение.
Например, входное сопротивление 12-вольтовой осветительной лампы,
потребляющей 0,5 А, равно 12/0,5 = 24 Ом. Лампа является простым примером
сопротивления, так как нам известно, что в ней нет ничего, кроме нити
накаливания. С этой точки зрения входное сопротивление такой схемы, как
усилитель на биполярном транзисторе, может казаться чем-то более сложным.
На первый взгляд, наличие в схеме конденсаторов, резисторов и
полупроводниковых р-п переходов делает определение входного со-
Входное сопротивление 81
противления трудным. Однако любую входную цепь, какой бы сложной она ни
была, можно представить в виде простого импеданса, как это сделано на
рис. 5.1. Если Кп - напряжение переменного входного сигнала, а /п -
переменный ток, текущий по входной цепи, то входной импеданс равен
Zm = ~~ Ом. (5.1)
МП
I------------------------------------------------------------------------
1
I 1
Рис. 5.1. Схема с парой входных клемм, иллюстрирующая понятие входного
импеданса Zn.
У большинства схем входной импеданс имеет резистивный (омический)
характер в широком диапазоне частот, в пределах которого сдвиг по фазе
между входным напряжением и входным током пренебрежимо мал. В этом случае
входная цепь выглядит так, как показано на рис. 5.2, справедлив закон Ома
и нет необходимости в алгебре комплексных чисел и в векторных диаграммах,
применяемых к цепям с реактивными элементами. Важно отметить, однако, что
из омического характера входного импеданса не обязательно следует
возможность его измерения на постоянном токе; на пути входного сигнала
могут находиться реактивные компоненты (например, разделительный
конденсатор), которые несущественны в отношении переменного сигнала на
средних частотах, но не позволяют проводить измерения во входной цепи на
постоянном токе.
К
.1
Рис. 5.2. Устройство с резистивным (омическим) входным импедансом.
in •
L.
6 Зак. 4729.
82 Согласование сопротивлений
5.3 Измерение входного сопротивления
Напряжение на входе легко измерить с помощью осциллографа или вольтметра
переменного напряжения. Однако так же легко измерить входной переменный
ток нельзя, в частности, в случае, когда входное сопротивление велико.
Самый подходящий способ измерения входного сопротивления показан на рис.
5.3. Резистор с известным сопротивлением Я Ом включают между генератором
и входом исследуемой схемы. Затем с помощью осциллографа или вольтметра
переменного напряжения с высокоомным входом измеряются напряжения Vl и V,
по обе стороны резистора Я.
I |
I________________________________________________________________________
___________I
Рис. 5.3. Измерение входного сопротивления.
Если /п - переменный входной ток (в амперах), то, согласно закону Ома, на
резисторе Я падает напряжение, равное
V, - V2 = RIm вольт.
Поэтому
V\-V2
/in = ----- ампер.
Теперь,
Ом,
in
следовательно,
RV^ R
Zin =------=-= --------- Ом. (5.2)
V,-V2 V,/V2-l
Если исследуемая схема является усилителем, то часто удобнее всего
определять Vj и V2, выполняя измерения на выходе усилителя: Vt измеряется
при непосредственном подключении генератора ко входу, a F;- при
последовательном включении со входом резистора Я Поскольку в выражении
для Zm присутствует только отношение V /И,, коэффициент усиления не
играет никакой роли. Предполагается, что при выполнении этих измерений
напряжение на выходе генератора остается неизменным. Вот очень простой
пример: если включение последовательно со входом резистора с
сопротивлением 10 кОм вызывает уменьшение напряжения на выходе усилителя
наполовину, то V /У1 = 2 и Z = 10 кОм.
Выходное сопротивление 83
5.4 Выходное сопротивление
Грубый пример, дающий представление о выходном сопротивлении, такой: свет
фар автомобиля чуть тускнеет при работе стартера. Большой ток,
потребляемый стартером, вызывает падение напряжения внутри аккумулятора,
в результате чего напряжение на его клеммах уменьшается и свет фар
становится менее ярким. Это падение напряжения происходит на выходном
сопротивлении аккумулятора, возможно, более известном как внутреннее
сопротивление или сопротивление источника.
Мы можем расширить это представление, распространив его на все выходные
