Phối hợp trở kháng là gì

Phối hợp trở kháng là gì

Trở kháng được định nghĩa là tổng điện trở của một thành phần hoặc mạch điện nhất định đối với dòng điện xoay chiều bắt nguồn từ điện kháng và điện trở của hệ thống nhất định. Không giống như điện trở chỉ có độ lớn, trở kháng có cả pha và độ lớn trong mạch điện xoay chiều. Đối với dòng điện một chiều, không có sự khác biệt giữa điện trở và trở kháng vì trở kháng có góc pha bằng 0, giống như điện trở không có góc pha.

Chúng ta có thể định nghĩa phối hợp trở kháng là quá trình trong đó trở kháng đầu vào và trở kháng đầu ra của một tải điện nhất định được thiết kế để giảm phản xạ tín hiệu và tối đa hóa công suất truyền tới tải điện. Để hiểu rõ hơn về kết hợp trở kháng, hãy xem định lý truyền công suất cực đại.

Giả sử chúng ta có một hệ thống với nguồn điện áp V có điện trở trong Ri và cấp nguồn cho tải có điện trở RL. Định lý công suất cực đại sẽ được sử dụng để xác định giá trị của điện trở tải RL, cho phép truyền công suất cực đại từ nguồn sang tải. Công suất tối đa được truyền tới tải phụ thuộc vào kích thước của điện trở tải.

Lưu ý rằng công suất tối đa chỉ có thể được chuyển từ nguồn sang tải khi điện trở trong của nguồn điện áp bằng điện trở của tải. Kết hợp trở kháng đảm bảo điện trở nguồn bằng với điện trở tải. Một điều cần lưu ý nữa là điện kháng tải cũng phải bằng điện kháng âm của nguồn để công suất cực đại được phản xạ ở phía tải điện. Điều này có nghĩa là công suất tải chỉ có thể đạt cực đại khi trở kháng tải bằng với phức liên hợp trở kháng nguồn.

Tại sao cần phải phối hợp trở kháng

Phối hợp trở kháng có công dụng tuyệt vời trong các thiết bị tần số cao và tốc độ cao. Khi thiết kế bảng mạch in yêu cầu các đặc tính như vậy thì trở kháng tại nguồn khớp với trở kháng tại tải.

Khi thiết kế các ứng dụng tần số siêu cao, phối hợp trở kháng trở thành một thao tác khó đối với các nhà thiết kế. Thách thức cũng được phản ánh trong khi thiết kế vi sóng và mạch tần số vô tuyến. Khi bạn kết hợp trở kháng sai sẽ có các xung bị méo và phản xạ tín hiệu cao.

Việc tăng tần suất làm giảm cửa sổ lỗi. Mạch điện hoạt động tốt nhất khi có trở kháng phù hợp hoàn hảo. Nếu việc kết hợp trở kháng không được thực hiện, hệ thống sẽ hoạt động bất thường do các tác động như phản xạ tín hiệu. Các sóng phản xạ gây ra độ trễ dữ liệu và biến dạng pha và giảm thiểu tỷ lệ tín hiệu thành nhiễu.

Ứng dụng của phối hợp trở kháng

Mục tiêu của bất kỳ kỹ sư thiết kế điện và điện tử nào là đảm bảo cung cấp năng lượng tối đa từ nguồn hệ thống đến tải điện. Trong hầu hết các ứng dụng điện và điện tử, phối hợp trở kháng là cần thiết.

Phối hợp trở kháng máy biến áp

Máy biến áp là một trong những thành phần được sử dụng để phù hợp với trở kháng của nguồn để tải. Công suất đầu vào của máy biến áp tương tự như công suất đầu ra của nó. Máy biến áp làm thay đổi mức năng lượng điện điện áp và không ảnh hưởng đến mức công suất của hệ thống.

Để phù hợp với trở kháng của cả hai bên, bạn phải đặt tỷ lệ lần lượt cho phù hợp. Điện áp thấp có ít vòng dây hơn và cho chúng ta biết trở kháng của cuộn dây điện áp thấp thấp hơn khi so sánh với cuộn dây điện áp cao.

Do đó, để đảm bảo phối hợp với trở kháng, một máy biến áp có vòng dây quấn phù hợp được kết nối giữa nguồn và tải. Máy biến áp hay được gọi là biến áp phù hợp.

Chúng ta có thể định nghĩa tỷ lệ biến áp phù hợp là căn bậc hai của tỷ lệ giữa điện trở của nguồn với điện trở của tải.

Phối hợp trở kháng đường truyền

Việc truyền năng lượng điện từ nguồn đến tải được thực hiện bằng đường dây tải điện. Trong khi truyền năng lượng này, điều quan trọng là phải bằng không hoặc giảm thiểu tổn thất năng lượng xảy ra. Để có thể thực hiện được điều này, chúng ta nên ghép các trở kháng của nguồn và tải với đường truyền đang được sử dụng.

Trở kháng đặc trưng được định nghĩa là tỷ số sóng điện áp và dòng điện tại bất kỳ điểm nào dọc theo đường truyền. Nếu đường truyền dài, thì chúng ta hy vọng sẽ có trở kháng đặc tính khác ở các khoảng cách khác nhau dọc theo đường truyền này. Nếu chúng ta không thực hiện phối hợp trở kháng, các dấu hiệu đạt đến tải sẽ được phản ánh trong nguồn gốc, tạo ra sóng dừng.

Phối hợp trở kháng ăng-ten

Ăng-ten cần được ghép nối với tivi. Để đạt được điều này, phối hợp trở kháng được sử dụng. Ở đây, ăng-ten trở thành nguồn vì nó phải cung cấp tín hiệu cho tivi, trong khi TV trở thành tải vì nó nhận tín hiệu từ ăng-ten.

Chúng ta hãy lấy một ví dụ trong đó ăng-ten và cáp của nó có điện trở 150 ôm và điện trở của TV là 600 ôm. Các điều kiện này cho thấy trở kháng khác nhau giữa nguồn và tải, và do đó không thể truyền công suất cực đại; do đó, TV nhận được tín hiệu kém. Để tránh tình trạng trên, chúng ta phải sử dụng một biến áp để đạt được sự phối hợp giữa trở kháng của ăng-ten và tivi.

Phối hợp trở kháng tai nghe

Trong trường hợp tai nghe, nguồn tín hiệu là thiết bị cắm tai nghe. Tai nghe là tải. Để hệ thống đạt được đầu ra âm thanh chất lượng, nguồn và trở kháng tải phải phù hợp. Bằng cách phối hợp các trở kháng sẽ đảm bảo có sự truyền năng lượng tối đa từ nguồn âm thanh đến tai nghe.

Khi tạo thiết bị di động cần đảm bảo tai nghe có trở kháng thấp, làm cho hệ thống hoạt động tốt với chất lượng âm thanh phù hợp.

>>> Nếu bạn có nhu cầu thiết kế mạch điện tử hãy liên hệ với Điện Tử Tương Lai để được hỗ trợ nhé