Главная Материалы Новости Форум Поддержать сайт     

О согласовании по напряжению


       Пусть у нас есть схема состоящая из источника сигнала и нагрузки. На рис.1 источник сигнала представлен в виде источника напряжения (за него отвечают элементы E и r), а нагрузка представлена в виде элемента R. Где r – внутреннее сопротивление источника напряжения. В примере с измерением ЭЭГ (см. здесь) источником сигнала будет кожа головы с прикреплённой к ней электродами – с них мы снимаем биопотенциалы (сигналы) пациента, нагрузкой является вход усилителя на который и подаётся сигнал от источника.
       Как известно по заданной ЭДС (E) источника напряжения можно определить силу тока (I) через сопротивление (R) подключенное к данному источнику напряжения: I = E/(r+R).

схема
                                                               рис.1

Напряжение на нагрузке (для примера с измерением ЭЭГ – это вход усилителя) будет равно: U = I*R = R*I = R*E/(r+R) = E/(r/R+1). Если у нас внутреннее сопротивление источника напряжения r в сотни и тысячи раз больше чем R, то напряжение U на нагрузке (на входе усилителя) будет исчезающе мало т.к. r/R>>1. Таким образом получается, что сигнал на нагрузке при достаточно большом сопротивлении источника напряжения становится исчезающе малым, не различимым на фоне шумов ("тонет" в шумах). Чтобы этого избежать применяют согласование. Для этого, например, между источником сигнала и нагрузкой (усилителем) включают так называемый повторитель напряжения (см. рис.2, а также здесь на рис.5b). Повторитель – устройство похожее на усилитель (в отличие от усилителя он не усиливает сигнал а повторяет – "коэффициент усиления" повторителя равен 1). У повторителя есть вход и выход. Причём в идеале входное сопротивление повторителя равно бесконечности, а выходное нулю. Современные повторители довольно сильно соотвествуют этому идеалу.

подключение через повторитель
                                                               рис.2

У повторителя входное сопротивление огромно – часто соизмеримо, а то и намного больше сопротивления источника сигнала (источника напряжения), который мы подключаем на вход повторителя (см. рис.2). В итоге получается, что для источника сигнала (источник сигнала у нас представлен E и r) теперь "роль" сопротивления нагрузки R здесь "играет" Rвх - огромное входное сопротивление повторителя и тогда Uвх = E/(r/Rвх+1) - напряжение на Rвх. Так как при хорошем повторителе r/Rвх << 1 (ведь в идеале, как уже говорилось, Rвх вообще должно стремиться к бесконечности), то на этом самом Rвх (на входе повторителя) напряжение Uвх уже практически не отличается от E. Далее, так как мы имеем дело с повторителем, то на его выходе напряжение так же будет равно Uвх (т.е. Uвых=Uвх и отсюда на выходе повторителя будет напряжение равное Uвх), которое практически равно E. Выход повторителя мы подключаем к нагрузке (к R) и теперь выход повторителя для нагрузки R (для усилителя) "играет роль" источника сигнала-напряжения с величиной Uвых=Uвх=E. То есть теперь Rвых повторителя "играет роль" r, а нагрузка R – входное сопротивление усилителя. Но т.к. у повторителя выходное сопротивление чрезвычайно мало (в идеале стремится к нулю), а входное сопротивление усилителя R по сравнению с источником сигнала таким образом велико, то получаем, что Rвых/R << 1, а значит на входе усилителя (на нагрузке) мы получаем напряжение U = E/(Rвых/R+1) примерно равное E. То есть теперь напряжение на входе усилителя "не тонет" в шумах. Таким образом для согласования источника сигнала и усилителя мы между ними включили повторитель с огромным входным и малым выходным сопротивлениями.
       Итак, здесь описана суть проблемы, для устранения которой был изобретён технический приём, названный в дальнейшем согласованием. Более подробно о согласовании можно также посмотреть, например, здесь.


p.s. Для того, кто интересуется объяснениями понятий математики, физики, техники что называется "на пальцах" можно посоветовать вот эту книгу и в частности главы из её разделов "Математика", "Физика", "Техника" (саму книгу или отдельные главы из неё вы можете приобрести здесь).



Обсудить на форуме



                     Комментарии



Представтесь (не менее 2-х символов):

Сообщение:

Далее функция антиспама.
Ответьте на вопрос:
Восемь умножить на сто будет равно? (введите числом):






Читаем книгу "Что людей объединяет или обо всём понемногу"

Что людей объединяет ...