Ajustament d'impedància: Fórmula, Circuit i Aplicacions

Què és la xarxa d'impedància?

La xarxa d'impedància es defineix com el procés de dissenyar l'impedància d'entrada i l'impedància de sortida d'una càrrega elèctrica per minimitzar la reflexió del senyal o maximitzar la transmissió de potència de la càrrega.

Un circuit elèctric consta de fonts de potència com un amplificador o un generador, i una càrrega elèctrica com una bombeta o una línia de transmissió que tenen una impedància de font. Aquesta impedància de font és equivalent a una resistència en sèrie amb reactància.

Segons el teorema de la transmissió màxima de potència, quan la resistència de la càrrega és igual a la resistència de la font i la reactància de la càrrega és igual a la negativa de la reactància de la font, es transmet la màxima potència des de la font a la càrrega. Això significa que es pot transferir la màxima potència si la impedància de la càrrega és igual al conjugat complex de la impedància de la font.

En el cas dels circuits DC, no es considera la freqüència. Per tant, la condició es compleix si la resistència de la càrrega és igual a la resistència de la font. En el cas dels circuits AC, la reactància depèn de la freqüència. Per tant, si la impedància està xarxada per una freqüència, pot no estar-ho si la freqüència canvia.

Xarxa d'impedància amb la Carta de Smith

La carta de Smith va ser inventada per Philip H Smith i T. Mizuhashi. És una calculadora gràfica utilitzada per resoldre problemes complexes de línies de transmissió i circuits de xarxa. Aquest mètode també s'utilitza per mostrar el comportament dels paràmetres RF a una o més freqüències. 

La carta de Smith s'utilitza per mostrar paràmetres com impedàncies, admitàncies, cercles de figura de soroll, paràmetres de dispersió, coeficient de reflexió i vibracions mecàniques, etc. Per tant, la major part del programari d'anàlisi RF inclou una carta de Smith per mostrar-la, ja que és un dels mètodes més importants per als enginyers RF.

Hi ha tres tipus de cartes de Smith;

• Cartes d'Impedància (Z Charts)

• Admitància Cartes (Y Charts)

• Immittància Cartes (YZ Charts)

Circuit i fórmula de xarxa d'impedància

Per a una determinada resistència de càrrega R, trobarem un circuit que xarxi la resistència de conducció R’ a la freqüència ω0. I dissenyarem un circuit L de xarxa (com es mostra a la figura següent).

Calculem l'admitància (Yin) del circuit anterior.

Suposem que, el resistor (R) i l'inductor (L) estan en sèrie. I aquesta combinació està en paral·lel amb el capacitor (C). Per tant, la impedància és,