Kapalı kutu bir devrenin giriş ve çıkış empedansları

[taydin]

Bir çok elektronik tasarım, birden fazla alt devrenin birbiri ile değişik şekillerde bağlanmasından oluşur. A alt devresinden B alt devresine en az kayıpla sinyal aktarılabilmesi için, A'nın çıkış empedansı, B'nin giriş empedansına olabildiğince yakın olmalıdır. Buna "empedans uyumu" denir. Düşük frekanslarda, empedans uyumsuzluğu sadece kayıplara sebep olur. Ama yüksek frekanslarda, empedans uyumsuzluğu devrenin hiç çalışmamasına, hatta çıkış veren devrenin arızalanmasına bile sebebiyet verebilir. Empedans uyumunu temin etmek için kapalı kutu bir devrenin giriş ve çıkış empedanslarını ölçebilmemiz gereklidir.

Bu konuda, düşük frekanslarda çalışan devrelerin giriş ve çıkış empedanslarının ölçümü üzerinde duracağız. RF devrelerinde empedans hesabı ayrı teknikler ve özel cihazlar gerektirir, o yüzden buradaki konumuzun dışındadır.

 

[taydin]

GİRİŞ EMPEDANSI ÖLÇÜMÜ

Şekildeki gibi kapalı kutu, tek girişli bir devre var elimizde. Bu devrenin giriş empedansını ölçmek için bu devrenin girişindeki voltajı, ve devrenin içine akan akım miktarını bilmemiz yeterlidir. Girişteki voltajı ölçmek kolay. Ama girişe akan akımı ölçmek için, ya çalıştığımız frekanslarda hatasız ölçüm yapabilen bir ampermetre lazım, yada devreye seri olarak bir algılama direnci koyup bu direnç üzerinde düşen gerilimi ölçüp buradan akımı hesaplamalıyız. Seri direnç metodu en uygun metottur, çünkü bu şekilde, devreyi etkilemeyecek değerde bir direnç seçme şansımız var.

1) Devrenin girişine 1Ω seri direnç bağlıyoruz. Bu direnç üzerinden de devrenin girişine bir sinyal bağlamalıyız. Örneğin bu devre bir amfi ise, bu amfinin girişine 1 KHz'lik bir sinyal uygulayabiliriz.

2) Devre üzerinde V₁ ve V₂ gerilimlerinin RMS değerlerini ölçeriz.

Sonra da devrenin giriş empedansınu şu şekilde hesaplarız:

[math] I_R = \frac{(V_1 - V_2)}{R_1} [/math][math] Z_i = \frac{V_2}{I_R} [/math]

 

[taydin]

ÇIKIŞ EMPEDANSI ÖLÇÜMÜ

Şekildeki gibi kapalı kutu, tek çıkışlı bir devre var elimizde. Bu devrenin çıkış empedansını ölçmek için şu işlemleri yapmamız gerekir:

1) Öncelikle devrenin belli bir çıkış vermesini sağlamalıyız. Örneğin bu devre bir amfi ise, bu amfinin girişine 1 KHz'lik bir sinyal uygulayıp çıkışında da bu sinyalin yükseltilmiş halini görmeliyiz.

2) Devrenin çıkışına herhangi bir yük bağlamadan, çıkış boşta iken, çıkıştaki gerilimin RMS değerini ölçeriz. Bu değere V_O diyelim.

3) Devrenin çıkışına belli bir yük bağlarız (R_L) ve sonra da bu yük üzerindeki gerilimin RMS değerini ölçeriz. Bu değere de V_L diyelim.

Bu durumda, devrenin çıkış empedansı:

[math] Z_O = R_L \frac{(V_O - V_L)}{V_L} [/math]

 

[Peak2Peak]

buradaki giriş çıkış empedansı z parametrelerindeki z11 ve z22 mi?
yoksa giriş empedansı devrenin zeş değeri
çıkış empedansıda thevenin empedansı mı?

 

[taydin]

buradaki giriş çıkış empedansı z parametrelerindeki z11 ve z22 mi?
yoksa giriş empedansı devrenin zeş değeri
çıkış empedansıda thevenin empedansı mı?

z parametrelerinin anlamı farklı. Benim burada anlattığım metot, devrenin giriş ve çıkışında bulunan başka devreler ile ilgili herhangi bir varsayımda bulunmuyor. Mevcut şartlar altında giriş ve çıkış empedansını hesaplıyoruz.