Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
цепи, включая цепи постоянного и переменного тока, у которых всегда
имеется определенное выходное сопротивление, соединенное с источником
напряжения. В применимости такого простого описания даже к самым сложным
схемам нас убеждает теорема Тевенина, которая гласит: любую цепь с
импедансами и источниками, имеющую две выходные клеммы, можно заменить на
последовательно включенные один импеданс и один источник. Здесь под
словом "источник" нужно понимать идеальный компонент, вырабатывающий
напряжение и продолжающий поддерживать это напряжение неизменным даже
тогда, когда от него потребляется ток. Описание выходной цепи на
основании теоремы Тевенина показано на рис. 5.4, где Zout - выходной
импеданс, а V - выходное напряжение холостого хода, то есть напряжение на
выходе разомкнутой цепи.
I------------------------------------------------------------------------
------1
Рис. 5.4. Эквивалентная схема, применимая к любой паре выходных клемм в
соответствии с теоремой Тевенина.
Обсуждая вопрос о входном и выходном сопротивлении, уместно обратить
внимание на впервые появляющееся понятие: эквивалентная схема. Все схемы
на рис. 5.1, 5.2 и 5.4 являются эквивалентными схемами. В них не
обязательно отражены реальные компоненты и соединения в рассматриваемых
устройствах; эти схемы являются удобным способом представления, который
полезен для понимания того, как ведет себя то или иное устройство.
Если теперь мы вернемся к рис. 5.4, то увидим, что в случае, когда к
выходным клеммам подключается резистор или входные клеммы другого
устройства, часть напряжения источника V падает на внутреннем импедан-
84 Согласование сопротивлений
се Z . Обычно выходной импеданс схем имеет резистивный (омический)
характер в широком диапазоне частот, и поэтому применима схема,
приведенная на рис. 5.5, где Roul - выходное сопротивление.
Рис. 5.5. Эквивалентная схема с резистивным (омическим) выходным
импедансом, применимая в большинстве случаев.
5.5 Измерение выходного сопротивления
Простой метод измерения выходного сопротивления следует из схемы на рис.
5.4. Если выходные клеммы замкнуть накоротко, измерить текущий при этом
ток короткого замыкания /с (ампер) и учесть, что он совпадает с током,
текущим по сопротивлению Zout в результате приложения к нему напряжения
V, то получим:
Z0u, = Ом. (5.3)
Л'С
Напряжение V, поставляемое в схему источником, измеряется на выходных
клеммах в режиме "холостого хода", то есть при пренебрежимо малом
выходном токе. Таким образом, выходное сопротивление легко можно получить
как отношение напряжения холостого хода к току короткого замыкания.
Рассмотрев этот принципиальный метод определения выходного сопротивления,
необходимо сказать, что на этом пути имеются препятствия, присущие
измерению выходного тока короткого замыкания в большинстве случаев.
Обычно при коротком замыкании нарушаются условия функционирования схемы и
нельзя получить достоверные результаты; в отдельных случаях могут выйти
из строя те или иные компоненты, не выдержав ненормально большую
нагрузку. Простая иллюстрация неприменимости метода короткого замыкания:
попробуйте измерить выходное сопротивление сети переменного тока!
Несмотря на эти недостатки с практической точки зрения, использование
этого метода оправдано при теоретическом выводе выходного сопротивления
схемы и в дальнейшем он применяется в этой главе.
Практический способ измерения выходного сопротивления показан на
Согласование сопротивлений для оптимальной передачи напряжения 85
рис. 5.6. Здесь выходное напряжение холостого хода измеряется вольтметром
или осциллографом с высокоомным входом, а затем выходные клеммы
шунтируются нагрузкой с известным сопротивлением R Ом. Уменьшенное
выходное напряжение при подключенной нагрузке непосредственно
определяется тем же измерительным прибором. Значение Zout можно вычислить
как отношение величины, на которую упало напряжение, к выходному току.
Рис. 5.6. Измерение выходного сопротивления с использованием шунтирующего
резистора.
Если V - это выходное напряжение холостого хода, а К - выходное
напряжение на нагрузке R, то
падение напряжения на Zout при наличии нагрузки = V - V вольт,
к'
выходной ток при наличии нагрузки = - ампер, поэтому
r(v-v') _ ....
Zout = -1 °м (5-4)
5.6 Согласование сопротивлений для оптимальной передачи напряжения
В большинстве электронных схем мы имеем дело с сигналами, являющимися
напряжениями. Мы уже рассмотрели некоторые усилители напряжения; с
помощью универсального измерительного прибора, каковым является
осциллограф, определяют напряжение сигнала; чувствительность микрофонов и
звукоснимателей выражают в терминах выходного напряжения. Даже так
называемые "усилители мощности" лучше всего рассматривать как специальные
усилители напряжения, способные отдавать большой ток на выходе.
Следовательно, в большинстве случаев, когда мы подключаем одну часть
схемы к другой, мы хотим в максимальной степени передать напряжение. В
