Impedanca in reaktanca Impedanca Impedanca simbol Z je

Impedanca in reaktanca

Impedanca • Impedanca (simbol Z) je merilo za lastnost vezja, ki nam pove koliko vezje omejuje tok. • Impedanco si lahko predstavljamo kot izmenično upornost, ki poleg upornosti upošteva še kapacitivnost in induktivnost. • Impedanco merimo v ohm-ih Ω. • Impedanca se spreminja s frekvenco. • Upornost je neodvisna od frekvence. • Včasih uporabljamo izraz impedanca tudi za vezja, (vhodna impedanca izhodna impedanca) ki nimajo kapacitivnosti ali induktivnosti. Kot bomo videli v nadaljevanju je takšna uporaba povsem pravilna.

• Impedanco (Z) določajo štiri električne veličine: – upornost (R) – kapacitivnost (C) – induktivnost (L) – frekvenca (f) Impedanco sestavljata dve komponenti Upornost (R) (del ki je neodvisen od frekvence) Reaktanca (X) (del ki se spreminja s frekvenco) Kapacitivnost in induktivnost povzročata fazni zamik med tokom in napetostjo, zato obeh delov (R in X) ne moremo preprosto sešteti. • Dela R in X sta fazno zamaknjena zato jih seštevamo kot vektorje. In ker sta zamaknjena za 90° je seštevanje kljub temu relativno enostavno. • • Fazni zamik pomeni da napetost in tok nista v fazi. Se pravi ko je napetost največja tok ni največji in obratno.

Reactanca, X • Reactanca (simbol X) je merilo omejevanja toka kapacitivnosti in induktivnosti. • Reactanca se spreminja s frekvenco (je odvisna od frekvence) • Merimo jo v ohm-ih Ω. • Poznamo dva tipa reaktance: • Kapacitivna reaktanca (XC). (ogledali smo si jo v povezavi z kondenzatorjem) • Induktivna reaktanca (XL). • Skupna reaktanca (X) je razlika med njima: X = XL - Xc

Induktivna reaktanca (XL). • XL je majhna pri nizkih frekvencah in velika pri visokih frekvencah. Za enosmerno napetost (f=0 Hz) je XL =0Ω • Induktivnost prepušča DC in blokira AC. • Primer: L=1 m. H tuljava ima reaktanco 0. 3Ω pri 50 Hz , pri 10 k. Hz pa je reaktanca že 63Ω.

Vhodna impedanca ZIN • Vhodna impedanca (ZIN) je impedanca ki jo "čuti" naprava – vezje priključeno na vhod. To je kombiniran vpliv vseh upornosti, kapacitivnosti in induktivnosti ki so povezane na vhod znotraj vezja. • Pri vezjih kjer nastopajo samo upornosti lahko uporabljamo izraz vhodna impedanca ali vhodna upornost. • Vpliv kapacitivnosti in induktivnosti se s frekvenco spreminja, torej se spreminjala tudi vhodna impedanca (če sta prisotna L, C). • Navadno mora biti vhodna impedanca velika, vsaj 10 x večja od naprave – komponente ki jo priključimo na vhod. To zagotavlja da vhod ne bo preobremenil izvora signala.

Izhodna impedanca • Izhodna impedanca naprave – vezja je ekvivalentna impedanca, kot če bi bilo vezje sestavljeno samo iz ene impedance in idealnega napetostnega vira. Takšni poenostavitvi rečemo tudi ekvivalentno vezje. Ekvivalentno vezje opiše vse napetostne vire, upornosti, kapacitivnosti, induktivnosti, ki vplivajo na izhodni signal. • UO navadno ni enaka Us (napajalni napetosti). • Izraz izhodna impedanca lahko uporabljamo tudi takrat kadar je reaktanca nič. • Vpliv kapacitivnosti in induktivnosti se s frekvenco spreminja, torej se spreminjala tudi izhodna impedanca (če sta prisotna L, C). • Navadno želimo imeti izhodno impedanco majhno. Manjšo od desetine impedance bremena. Breme je lahko ena komponenta ali pa vhodna impedanca drugega vezja.

• Majhna izhodna impedanca, ZOUT << ZLOAD Večina UO se pojavi na bremenu, navadno je to najboljša izbira kadar želimo največjo napetost na vhodu. • Enake impedance, ZOUT = ZLOAD Polovica UO se pojavi na ZOUT druga polovica pa na ZLOAD. Takšna izbira je najboljša kadar želimo da se med izhodom in bremenom prenese kar največja moč. (ojačevalec - zvočnik) Ker se enaka moč troši na izhodni impedanci in bremenu je 50%. • Visoka izhodna impedanca ZOUT >> ZLOAD Prenese se majhna napetost, takšna povezava je neučinkovita.

Izhodna upornost napetostnega delilnika Za velik izhodni signal (napetost) mora biti izhodna impedanca napetostnega delilnika veliko manjša od vhodne impedance vezja na katerega je napetostni delilnik povezan. Idealno naj ni bila izhodna impedanca 1/10 vhodne impedance. Ekvivalentno vezje napetostnega delilnika je samo upornost, zato lahko uporabimo tudi izraz izhodna upornost ROUT. • • • Napetost odprtih sponk je napetost na sponkah kadar na izhod ni priključeno nobeno breme Iout=0.

• V večini primerov je en od uporov napetostnega delilnika realiziran z pretvornikom (senzor, npr fotoupor) • Ker se njegova upornost spreminja, se bosta spreminjala tudi V 0 in ROUT. • Če želimo da je ROUT majhna moramo pri izračunu upoštevati največjo vrednost, ki jo pretvornik lahko zavzame. Primer: R 1 = 10 kΩ in R 2 je fotoupor (LDR) z min 1 kΩ in max 1 MΩ, torej bo ROUT = 10 k × 1 M / (10 k + 1 M) = 9. 9 kΩ (say 10 kΩ). To pomeni da mora imeti vezje kamor bomo napetostni delilnik priključili vhodno impedanco vsaj 100 kΩ.