प्रतिबाधा जुळणीची तत्त्वे

प्रतिबाधा जुळणीचे मूलभूत तत्त्व

1. शुद्ध प्रतिकार सर्किट

माध्यमिक शालेय भौतिकशास्त्रात, विजेने अशी समस्या सांगितली आहे: R विद्युत उपकरणांचा प्रतिकार, E च्या विद्युत संभाव्यतेशी जोडलेला, r बॅटरी पॅकचा अंतर्गत प्रतिकार, कोणत्या परिस्थितीत वीज पुरवठ्याचे पॉवर आउटपुट सर्वात मोठे आहे?जेव्हा बाह्य प्रतिकार आंतरिक प्रतिकाराच्या समान असतो, तेव्हा बाह्य सर्किटला वीज पुरवठ्याचे पॉवर आउटपुट सर्वात मोठे असते, जे पूर्णपणे प्रतिरोधक सर्किट पॉवर मॅचिंग असते.AC सर्किटने बदलल्यास, ते जुळण्यासाठी R = r सर्किटच्या अटी देखील पूर्ण करणे आवश्यक आहे.

2. प्रतिक्रिया सर्किट

प्रतिबाधा सर्किट शुद्ध प्रतिकार सर्किटपेक्षा अधिक जटिल आहे, सर्किटमध्ये प्रतिरोधनाव्यतिरिक्त कॅपेसिटर आणि इंडक्टर्स आहेत.घटक, आणि कमी-फ्रिक्वेंसी किंवा उच्च-फ्रिक्वेंसी एसी सर्किट्समध्ये काम करतात.AC सर्किट्समध्ये, पर्यायी विद्युत् प्रवाहाच्या अडथळ्याचा प्रतिकार, कॅपॅसिटन्स आणि इंडक्टन्सला प्रतिबाधा म्हणतात, जे अक्षर Z द्वारे सूचित केले जाते. यापैकी, पर्यायी प्रवाहावरील कॅपॅसिटन्स आणि इंडक्टन्सच्या बाधक प्रभावाला अनुक्रमे कॅपेसिटिव्ह अभिक्रिया आणि आणि प्रेरक अभिक्रिया म्हणतात.कॅपॅसिटिव्ह रिएक्टन्स आणि इंडक्टिव्ह रिअॅक्टन्सचे मूल्य कॅपेसिटन्स आणि इंडक्टन्सच्या आकाराव्यतिरिक्त ऑपरेट केलेल्या वैकल्पिक प्रवाहाच्या वारंवारतेशी संबंधित आहे.हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की, अभिक्रिया सर्किटमध्ये, प्रतिकार R चे मूल्य, प्रेरक अभिक्रिया आणि कॅपेसिटिव्ह अभिक्रिया दुहेरी हे साध्या अंकगणिताद्वारे जोडले जाऊ शकत नाही, परंतु गणना करण्यासाठी सामान्यतः प्रतिबाधा त्रिकोण पद्धती वापरल्या जातात.अशा प्रकारे, पूर्णपणे प्रतिरोधक सर्किट्सपेक्षा जुळणारे प्रतिबाधा सर्किट अधिक जटिल असणे आवश्यक आहे, त्याव्यतिरिक्त प्रतिरोधक घटकांमध्ये इनपुट आणि आउटपुट सर्किट्सची आवश्यकता समान आहे, परंतु समान आकाराचे अभिक्रिया घटक आणि विरुद्ध चिन्हे आवश्यक आहेत (संयुग्मित जुळणी );किंवा प्रतिरोधक घटक आणि प्रतिक्रिया घटक समान आहेत (नॉन-रिफ्लेक्टीव्ह मॅचिंग).येथे अभिक्रिया X संदर्भित आहे, म्हणजेच, प्रेरक XL आणि कॅपेसिटिव्ह अभिक्रिया XC फरक (केवळ मालिका सर्किटसाठी, समांतर सर्किट गणना करणे अधिक क्लिष्ट असल्यास).वरील अटींची पूर्तता करण्यासाठी प्रतिबाधा जुळणी म्हणतात, ज्या लोडला जास्तीत जास्त शक्ती मिळू शकते.

प्रतिबाधा जुळणीची गुरुकिल्ली म्हणजे पुढच्या टप्प्यातील आउटपुट प्रतिबाधा मागील टप्प्याच्या इनपुट प्रतिबाधाइतकी आहे.इनपुट प्रतिबाधा आणि आउटपुट प्रतिबाधा सर्व स्तरांवर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये, सर्व प्रकारची मापन यंत्रे आणि सर्व प्रकारच्या इलेक्ट्रॉनिक घटकांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात.तर इनपुट प्रतिबाधा आणि आउटपुट प्रतिबाधा म्हणजे काय?इनपुट प्रतिबाधा म्हणजे सर्किटचा सिग्नल स्त्रोतावरील प्रतिबाधा.आकृती 3 अॅम्प्लिफायरमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, त्याचा इनपुट प्रतिबाधा AB पासून समतुल्य प्रतिबाधामध्ये संपलेल्या सिग्नल स्रोत E आणि अंतर्गत प्रतिरोध r काढून टाकण्यासाठी आहे.त्याचे मूल्य Z = UI / I1 आहे, म्हणजेच इनपुट व्होल्टेज आणि इनपुट वर्तमान यांचे गुणोत्तर.सिग्नल स्त्रोतासाठी, एम्पलीफायर त्याचे भार बनते.संख्यात्मकदृष्ट्या, अॅम्प्लिफायरचे समतुल्य लोड मूल्य हे इनपुट प्रतिबाधाचे मूल्य आहे.इनपुट प्रतिबाधाचा आकार वेगवेगळ्या सर्किट्ससाठी समान नाही.

उदाहरणार्थ, मल्टीमीटरच्या व्होल्टेज ब्लॉकचा इनपुट प्रतिबाधा (ज्याला व्होल्टेज संवेदनशीलता म्हणतात) जितका जास्त असेल तितका चाचणी अंतर्गत सर्किटवरील शंट कमी आणि मोजमाप त्रुटी जितकी लहान असेल.वर्तमान ब्लॉकचा इनपुट प्रतिबाधा जितका कमी असेल, चाचणी अंतर्गत सर्किटमध्ये व्होल्टेज विभागणी जितकी लहान असेल आणि त्यामुळे मोजमाप त्रुटी कमी होईल.पॉवर अॅम्प्लीफायर्ससाठी, जेव्हा सिग्नल स्त्रोताचा आउटपुट प्रतिबाधा अॅम्प्लीफायर सर्किटच्या इनपुट प्रतिबाधाच्या बरोबरीचा असतो, तेव्हा त्याला प्रतिबाधा जुळणी म्हणतात आणि त्यानंतर अॅम्प्लीफायर सर्किट आउटपुटवर जास्तीत जास्त शक्ती मिळवू शकते.आउटपुट प्रतिबाधा म्हणजे लोडच्या विरूद्ध सर्किटचा प्रतिबाधा.आकृती 4 प्रमाणे, सर्किटच्या इनपुट बाजूचा वीजपुरवठा शॉर्ट-सर्किट केला जातो, लोडची आउटपुट बाजू काढून टाकली जाते, सीडीच्या आउटपुट बाजूपासून समतुल्य प्रतिबाधाला आउटपुट प्रतिबाधा म्हणतात.जर भार प्रतिबाधा आउटपुट प्रतिबाधाच्या समान नसेल, ज्याला प्रतिबाधा जुळत नाही, लोड जास्तीत जास्त पॉवर आउटपुट मिळवू शकत नाही.आउटपुट व्होल्टेज U2 आणि आउटपुट करंट I2 च्या गुणोत्तराला आउटपुट प्रतिबाधा म्हणतात.आउटपुट प्रतिबाधाचा आकार वेगवेगळ्या सर्किट्सच्या वेगवेगळ्या आवश्यकतांवर अवलंबून असतो.

उदाहरणार्थ, व्होल्टेज स्त्रोताला कमी आउटपुट प्रतिबाधा आवश्यक आहे, तर वर्तमान स्त्रोताला उच्च आउटपुट प्रतिबाधा आवश्यक आहे.एम्पलीफायर सर्किटसाठी, आउटपुट प्रतिबाधाचे मूल्य भार वाहून नेण्याची क्षमता दर्शवते.सहसा, लहान आउटपुट प्रतिबाधाचा परिणाम उच्च भार वहन क्षमतेमध्ये होतो.आउटपुट प्रतिबाधा लोडशी जुळत नसल्यास, जुळणी साध्य करण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मर किंवा नेटवर्क सर्किट जोडले जाऊ शकते.उदाहरणार्थ, ट्रान्झिस्टर अॅम्प्लिफायर सामान्यत: अॅम्प्लीफायर आणि स्पीकरमधील आउटपुट ट्रान्सफॉर्मरशी जोडलेला असतो आणि अॅम्प्लिफायरचा आउटपुट प्रतिबाधा ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक प्रतिबाधाशी जुळतो आणि ट्रान्सफॉर्मरचा दुय्यम प्रतिबाधा त्याच्या प्रतिबाधाशी जुळतो. स्पीकरट्रान्सफॉर्मरचा दुय्यम प्रतिबाधा लाउडस्पीकरच्या प्रतिबाधाशी जुळतो.ट्रान्सफॉर्मर प्राथमिक आणि दुय्यम विंडिंग्सच्या वळण गुणोत्तराद्वारे प्रतिबाधा गुणोत्तर बदलतो.वास्तविक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये, अनेकदा सिग्नल स्त्रोत आणि अॅम्प्लीफायर सर्किट किंवा अॅम्प्लीफायर सर्किटचा सामना करावा लागतो आणि लोड प्रतिबाधा परिस्थितीशी समान नसते, त्यामुळे ते थेट कनेक्ट केले जाऊ शकत नाहीत.त्यांच्यामध्ये जुळणारे सर्किट किंवा नेटवर्क जोडणे हा उपाय आहे.शेवटी, हे लक्षात घ्यावे की प्रतिबाधा जुळणी केवळ इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्सवर लागू आहे.इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये प्रसारित केलेल्या सिग्नलची शक्ती मूळतः कमकुवत असल्यामुळे, आउटपुट पॉवर वाढवण्यासाठी जुळणी आवश्यक आहे.इलेक्ट्रिकल सर्किट्समध्ये, जुळणीचा सामान्यतः विचार केला जात नाही, कारण यामुळे जास्त आउटपुट करंट आणि उपकरणाचे नुकसान होऊ शकते.

प्रतिबाधा जुळणीचा अनुप्रयोग

सामान्य उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलसाठी, जसे की घड्याळ सिग्नल, बस सिग्नल, आणि अगदी शंभर मेगाबाइट्सपर्यंतचे डीडीआर सिग्नल, इत्यादी, सामान्य डिव्हाइस ट्रान्सीव्हर प्रेरक आणि कॅपेसिटिव्ह प्रतिबाधा तुलनेने लहान, सापेक्ष प्रतिकार (म्हणजे, वास्तविक भाग आहे. प्रतिबाधा) ज्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते, आणि या टप्प्यावर, प्रतिबाधा जुळणीसाठी फक्त असू शकते याचा वास्तविक भाग विचारात घेणे आवश्यक आहे.

रेडिओ फ्रिक्वेन्सीच्या क्षेत्रात, अँटेना, अॅम्प्लीफायर इत्यादींसारखी अनेक उपकरणे, त्याचा इनपुट आणि आउटपुट प्रतिबाधा वास्तविक नाही (शुद्ध प्रतिकार नाही) आणि त्याचा काल्पनिक भाग (कॅपेसिटिव्ह किंवा प्रेरक) इतका मोठा आहे की त्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकत नाही. , नंतर आपण संयुग्मित जुळणी पद्धत वापरणे आवश्यक आहे.