ઇમ્પિડન્સ મેચિંગના સિદ્ધાંતો

અવબાધ મેચિંગનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત

1. શુદ્ધ પ્રતિકાર સર્કિટ

માધ્યમિક શાળા ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, વીજળીએ આવી સમસ્યા વિશે જણાવ્યું છે: R વિદ્યુત ઉપકરણોનો પ્રતિકાર, E ની ઇલેક્ટ્રિક સંભવિત સાથે જોડાયેલ, r બેટરી પેકનો આંતરિક પ્રતિકાર, કઈ પરિસ્થિતિમાં પાવર સપ્લાયનું પાવર આઉટપુટ સૌથી મોટું છે?જ્યારે બાહ્ય પ્રતિકાર આંતરિક પ્રતિકારની બરાબર હોય છે, ત્યારે બાહ્ય સર્કિટને પાવર સપ્લાયનું પાવર આઉટપુટ સૌથી મોટું હોય છે, જે સંપૂર્ણપણે પ્રતિકારક સર્કિટ પાવર મેચિંગ છે.જો AC સર્કિટ દ્વારા બદલવામાં આવે, તો તે મેચ કરવા માટે R = r સર્કિટની શરતોને પણ પૂર્ણ કરે છે.

2. પ્રતિક્રિયા સર્કિટ

ઇમ્પિડન્સ સર્કિટ શુદ્ધ પ્રતિકાર સર્કિટ કરતાં વધુ જટિલ છે, સર્કિટમાં પ્રતિકાર ઉપરાંત કેપેસિટર્સ અને ઇન્ડક્ટર્સ છે.ઘટકો, અને ઓછી-આવર્તન અથવા ઉચ્ચ-આવર્તન એસી સર્કિટમાં કામ કરે છે.એસી સર્કિટ્સમાં, વૈકલ્પિક પ્રવાહના અવરોધના પ્રતિકાર, કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સને અવબાધ કહેવામાં આવે છે, જે અક્ષર Z દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. આમાંથી, વૈકલ્પિક પ્રવાહ પર કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સની અવરોધક અસરને અનુક્રમે કેપેસિટીવ રીએક્ટન્સ અને અને ઇન્ડક્ટિવ રીએક્ટન્સ કહેવામાં આવે છે.કેપેસિટિવ રિએક્ટન્સ અને ઈન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સનું મૂલ્ય કેપેસિટન્સ અને ઈન્ડક્ટન્સના કદ ઉપરાંત ઓપરેટ થતા વૈકલ્પિક પ્રવાહની આવર્તન સાથે સંબંધિત છે.નોંધનીય છે કે, રિએક્ટન્સ સર્કિટમાં, પ્રતિકાર R, ઇન્ડક્ટિવ રિએક્ટન્સ અને કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ ડબલનું મૂલ્ય સાદા અંકગણિત દ્વારા ઉમેરી શકાતું નથી, પરંતુ ગણતરી કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી અવબાધ ત્રિકોણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.આમ, પ્રતિરોધક સર્કિટ કરતાં મેચિંગ હાંસલ કરવા માટે ઇમ્પીડેન્સ સર્કિટ વધુ જટિલ હોય છે, વધુમાં, પ્રતિકારક ઘટકમાં ઇનપુટ અને આઉટપુટ સર્કિટની આવશ્યકતાઓ સમાન હોય છે, પરંતુ સમાન કદના રિએક્ટન્સ ઘટક અને વિરુદ્ધના સંકેતની પણ જરૂર પડે છે (સંયોજિત મેચિંગ );અથવા પ્રતિકારક ઘટક અને પ્રતિક્રિયા ઘટકો સમાન છે (બિન-પ્રતિબિંબિત મેચિંગ).અહીં રિએક્ટન્સ X નો સંદર્ભ આપે છે, એટલે કે, પ્રેરક XL અને કેપેસિટીવ રિએક્ટન્સ XC તફાવત (માત્ર શ્રેણી સર્કિટ માટે, જો સમાંતર સર્કિટ ગણતરી કરવા માટે વધુ જટિલ હોય તો).ઉપરોક્ત શરતોને પહોંચી વળવા માટે ઇમ્પીડેન્સ મેચિંગ કહેવાય છે, જે લોડ મહત્તમ શક્તિ મેળવી શકે છે.

અવબાધ મેચિંગની ચાવી એ છે કે આગળના તબક્કાનું આઉટપુટ અવબાધ પાછળના તબક્કાના ઇનપુટ અવબાધ સમાન છે.ઇનપુટ અવબાધ અને આઉટપુટ અવબાધનો વ્યાપકપણે ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં તમામ સ્તરે, તમામ પ્રકારના માપન સાધનો અને તમામ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોનો ઉપયોગ થાય છે.તો ઇનપુટ અવબાધ અને આઉટપુટ અવબાધ શું છે?ઇનપુટ અવબાધ એ સિગ્નલ સ્ત્રોત માટે સર્કિટનું અવબાધ છે.આકૃતિ 3 એમ્પ્લીફાયરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, તેનો ઇનપુટ અવબાધ એ સિગ્નલ સ્ત્રોત E અને આંતરિક પ્રતિકાર r ને દૂર કરવાનો છે, AB થી સમકક્ષ અવબાધમાં સમાપ્ત થાય છે.તેનું મૂલ્ય Z = UI / I1 છે, એટલે કે, ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને ઇનપુટ વર્તમાનનો ગુણોત્તર.સિગ્નલ સ્ત્રોત માટે, એમ્પ્લીફાયર તેનો લોડ બની જાય છે.આંકડાકીય રીતે, એમ્પ્લીફાયરનું સમકક્ષ લોડ મૂલ્ય એ ઇનપુટ અવબાધનું મૂલ્ય છે.ઇનપુટ અવબાધનું કદ વિવિધ સર્કિટ માટે સમાન નથી.

ઉદાહરણ તરીકે, મલ્ટિમીટરના વોલ્ટેજ બ્લોકની ઇનપુટ અવબાધ (જેને વોલ્ટેજ સેન્સિટિવિટી કહેવાય છે) જેટલું ઊંચું હશે, પરીક્ષણ હેઠળના સર્કિટ પર શંટ જેટલું નાનું અને માપન ભૂલ જેટલી નાની હશે.વર્તમાન બ્લોકનો ઇનપુટ અવબાધ જેટલો ઓછો હશે, પરીક્ષણ હેઠળના સર્કિટમાં વોલ્ટેજનું વિભાજન જેટલું નાનું હશે અને આ રીતે માપન ભૂલ જેટલી નાની હશે.પાવર એમ્પ્લીફાયર માટે, જ્યારે સિગ્નલ સ્ત્રોતનું આઉટપુટ ઇમ્પીડેન્સ એમ્પ્લીફાયર સર્કિટના ઇનપુટ ઇમ્પીડેન્સ જેટલું હોય છે, તેને ઇમ્પીડેન્સ મેચીંગ કહેવામાં આવે છે, અને પછી એમ્પ્લીફાયર સર્કિટ આઉટપુટ પર મહત્તમ પાવર મેળવી શકે છે.આઉટપુટ અવબાધ એ લોડ સામે સર્કિટનું અવબાધ છે.આકૃતિ 4 ની જેમ, સર્કિટની ઇનપુટ બાજુનો પાવર સપ્લાય શોર્ટ-સર્કિટેડ છે, લોડની આઉટપુટ બાજુ દૂર કરવામાં આવે છે, સીડીની આઉટપુટ બાજુથી સમાન અવબાધને આઉટપુટ અવબાધ કહેવામાં આવે છે.જો લોડ ઈમ્પીડેન્સ આઉટપુટ ઈમ્પીડેન્સની બરાબર ન હોય, જેને ઈમ્પીડેન્સ મિસમેચ કહેવાય છે, તો લોડ મહત્તમ પાવર આઉટપુટ મેળવી શકતો નથી.આઉટપુટ વોલ્ટેજ U2 અને આઉટપુટ વર્તમાન I2 ના ગુણોત્તરને આઉટપુટ અવબાધ કહેવામાં આવે છે.આઉટપુટ અવબાધનું કદ વિવિધ સર્કિટની વિવિધ આવશ્યકતાઓ પર આધારિત છે.

ઉદાહરણ તરીકે, વોલ્ટેજ સ્ત્રોતને નીચા આઉટપુટ અવબાધની જરૂર હોય છે, જ્યારે વર્તમાન સ્ત્રોતને ઉચ્ચ આઉટપુટ અવબાધની જરૂર હોય છે.એમ્પ્લીફાયર સર્કિટ માટે, આઉટપુટ અવબાધનું મૂલ્ય તેની ભાર વહન કરવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે.સામાન્ય રીતે, એક નાનો આઉટપુટ અવબાધ ઉચ્ચ ભાર વહન ક્ષમતામાં પરિણમે છે.જો આઉટપુટ અવબાધ લોડ સાથે મેળ ખાતો નથી, તો મેચ હાંસલ કરવા માટે ટ્રાન્સફોર્મર અથવા નેટવર્ક સર્કિટ ઉમેરી શકાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, ટ્રાન્ઝિસ્ટર એમ્પ્લીફાયર સામાન્ય રીતે એમ્પ્લીફાયર અને સ્પીકર વચ્ચેના આઉટપુટ ટ્રાન્સફોર્મર સાથે જોડાયેલ હોય છે, અને એમ્પ્લીફાયરનું આઉટપુટ અવબાધ ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક અવબાધ સાથે મેળ ખાય છે, અને ટ્રાન્સફોર્મરનું ગૌણ અવબાધ ની અવરોધ સાથે મેળ ખાય છે. વક્તાટ્રાન્સફોર્મરનો ગૌણ અવબાધ લાઉડસ્પીકરના અવરોધ સાથે મેળ ખાય છે.ટ્રાન્સફોર્મર પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સના વળાંક ગુણોત્તર દ્વારા અવબાધ ગુણોત્તરને પરિવર્તિત કરે છે.વાસ્તવિક ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં, ઘણીવાર સિગ્નલ સ્ત્રોત અને એમ્પ્લીફાયર સર્કિટ અથવા એમ્પ્લીફાયર સર્કિટનો સામનો કરવો પડે છે અને લોડ અવબાધ પરિસ્થિતિને સમાન નથી, તેથી તેઓ સીધા કનેક્ટ થઈ શકતા નથી.ઉકેલ એ છે કે તેમની વચ્ચે મેચિંગ સર્કિટ અથવા નેટવર્ક ઉમેરવું.છેલ્લે, એ નોંધવું જોઇએ કે અવબાધ મેચિંગ માત્ર ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ પર જ લાગુ પડે છે.કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સમાં પ્રસારિત સિગ્નલોની શક્તિ સ્વાભાવિક રીતે નબળી છે, આઉટપુટ પાવર વધારવા માટે મેચિંગ જરૂરી છે.વિદ્યુત સર્કિટમાં, મેચિંગને સામાન્ય રીતે ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી, કારણ કે તે વધુ પડતા આઉટપુટ પ્રવાહ અને ઉપકરણને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.

ઇમ્પિડન્સ મેચિંગની એપ્લિકેશન

સામાન્ય ઉચ્ચ-આવર્તન સંકેતો માટે, જેમ કે ઘડિયાળના સંકેતો, બસ સિગ્નલો, અને કેટલાક સો મેગાબાઇટ્સ સુધીના DDR સિગ્નલો, વગેરે માટે, સામાન્ય ઉપકરણ ટ્રાન્સસીવર પ્રેરક અને કેપેસિટીવ અવબાધ પ્રમાણમાં નાનો છે, સંબંધિત પ્રતિકાર (એટલે ​​​​કે, વાસ્તવિક ભાગ અવબાધ) કે જેને અવગણી શકાય છે, અને આ બિંદુએ, અવબાધ મેચિંગ માટે માત્ર હોઈ શકે તે વાસ્તવિક ભાગને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે.

રેડિયો ફ્રીક્વન્સીના ક્ષેત્રમાં, એન્ટેના, એમ્પ્લીફાયર વગેરે જેવા ઘણા ઉપકરણો, તેના ઇનપુટ અને આઉટપુટ અવરોધ વાસ્તવિક નથી (શુદ્ધ પ્રતિકાર નથી), અને તેનો કાલ્પનિક ભાગ (કેપેસિટીવ અથવા પ્રેરક) એટલો મોટો છે કે તેને અવગણી શકાય નહીં. , તો પછી આપણે સંયોજક મેચિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.