Warum ist eine hohe Eingangsimpedanz gut?

Naiv vielleicht, aber

• Warum ist eine hohe Eingangsimpedanz eine gute Sache?
• Ist eine hohe Eingangsimpedanz immer gut?

Für einen Spannungseingang ist es gut , wenn die Eingangsimpedanz im Vergleich zur Quellenimpedanz hoch ist und der Spannungspegel aufgrund des Teilereffekts nicht zu stark abfällt.

Zum Beispiel, sagen wir haben - Signal mit 1 k Ω Impedanz. $10V$$1k\Omega$

Wir verbinden dies mit einem Eingang, wird die Eingangsspannung 10 V ⋅ 1 M $1M\Omega$. $10V\cdot\frac{1M\Omega}{1M\Omega+1k\Omega} = 9.99V$

Wenn wir die Eingangsimpedanz zu reduzieren , erhalten wir 10 V ⋅ 10 k $10k\Omega$$10V \cdot \frac{10k\Omega}{10k\Omega + 1k\Omega} = 9.09V$

Reduzieren sie auf 1k und wir bekommen $10V \cdot \frac{1k\Omega}{1k\Omega + 1k\Omega} = 5V$

Hoffentlich erhalten Sie das Bild - im Allgemeinen ist eine Eingangsimpedanz von mindestens dem Zehnfachen der Quellenimpedanz eine gute Idee, um eine erhebliche Belastung zu vermeiden.

Eine hohe Eingangsimpedanz ist jedoch nicht immer eine gute Sache. Wenn Sie beispielsweise so viel Leistung wie möglich übertragen möchten, sollten Quelle und Lastimpedanz gleich sein. Im obigen Beispiel wäre die 1k-Eingangsimpedanz die beste Wahl.
Für einen Stromeingang ist eine niedrige Eingangsimpedanz (idealerweise Null) erwünscht, beispielsweise in einem Transimpedanzverstärker (Strom zu Spannung).

Der "beste" Wert der Impedanz hängt von der Situation und der Anwendung ab.

Wenn es angebracht ist, eine hohe Impedanz zu haben oder zu benötigen, liegt dies daran, dass es sich um eine Annäherung an eine unendliche Impedanz handelt.

Ein an eine Signalquelle angelegtes Eingangssignal wirkt als Spannungsteiler.
Vout = Vsignal x Zinput / (Zsource + Zinput)
Um keine Belastung zu erhalten, ist entweder Zsiganl Null (niedrige oder keine Impedanzausgabe) und / oder Zinput = unendlich.
"Passend hoch" ist die praktische Version von unendlich, wäre schön. "

Wie groß "passend" ist, hängt von der Anwendung ab.

Wechselstrom hat (normalerweise) eine Impedanz deutlich unter 1 Ohm. Ein Testmeter mit 1000 Ohm Impedanz würde ungefähr 100 mA ziehen !!!! Von 110 VAC Netz würde es aber nur meine unter 0,1 Volt in den Prozess laden. Ein Testmeter mit einer Eingangsimpedanz von 1 Megaohm würde etwa 100 uA aufnehmen, was weitaus akzeptabler wäre.

Für Quellen mit hoher Impedanz muss "geeignet" ziemlich groß sein.
Ein Eingang mit hoher Impedanz belastet ein Signal, das an ihn angelegt wird, sehr wenig.
Er verringert daher nicht den Pegel (oder nicht viel). Ein Puffer mit Einheitsverstärkung hat normalerweise Sehr hochohmig und wird häufig als Eingangsstufe für eine Verstärkerkette verwendet. Eine pH-Sonde, die zur Messung von Säure und Alkalinität einer Lösung verwendet wird, hat eine Ausgangsimpedanz von 10 bis 100 Megaohm. Der Spannungspegel ist ein direktes Maß für pH. Wer also die Spannung messen will, muss versuchen, sie dabei nicht zu verändern. Eine Spannungsmesssonde verhält sich effektiv wie ein Spannungsteiler. Die Sondenimpedanz muss >> die gemessene Impedanz sein, wenn keine Belastung auftreten soll.

Eine Sonde, die das 256-fache der Impedanz einer zu messenden Schaltung beträgt, verursacht in einem 8-Bit-System einen 1-Bit-Fehler.
Eine Sonde, die das 4096-fache der Impedanz einer zu messenden Schaltung beträgt, verursacht in einem 12-Bit-System einen 1-Bit-Fehler.

Um also mit 1 Bit in 256 = 1 Bit in einem 8-Bit-System mit einer Quellenimpedanz von 1 Megaohm zu messen, benötigen Sie eine Eingangsimpedanz von 256 Megaohm. Für eine 10-Megaohm-Quelle benötigen Sie eine Eingangsimpedanz von 2,6 Gigohn. Und für 100 Megaohm brauchen Sie ... !!!

Gemäß der obigen Formel ist für Ausgänge die Impedanz NIEDRIG gut, wobei das Ideal die Impedanz Null ist (eine perfekte Spannungsquelle).

Dann gibt es den Sonderfall angepasster Impedanzen, bei dem Quelle und Eingang identisch sind. Das Signal wird zur Hälfte im EINGANG und zur Hälfte im Ausgang (unter der Annahme einer ansonsten verlustfreien Verbindung) abgegeben, ABER es treten keine Reflexionen aufgrund von Impedanzfehlanpassungen auf. Ein ganz neues Thema für ein anderes Mal.

Eine unendliche Eingangsimpedanz würde es ermöglichen, eine beliebige Menge an Spannung in eine Last einzuspeisen, ohne dass diese Leistung aufnimmt. Eine Eingangsimpedanz von Null würde es ermöglichen, eine beliebige Strommenge in eine Last einzuspeisen, ohne dass diese Leistung aufnimmt. In Fällen, in denen man Spannung erfassen möchte, ohne Leistung zu absorbieren, ist die unendliche Impedanz daher das Ideal. Umgekehrt ist die Impedanz Null das Ideal, wenn man Strom erfassen möchte.

Obwohl man manchmal eine Last haben möchte, die keinen Strom aufnimmt, gibt es Zeiten, in denen man Strom in die Last einspeisen möchte. Die in eine Last eingespeiste Energiemenge wird maximiert, wenn die Eingangsimpedanz der Last mit der Ausgangsimpedanz des Antriebs übereinstimmt. Diese Situation impliziert jedoch keine maximale Energieeffizienz. Je nachdem, was die Last antreibt, kann eine höhere oder niedrigere Eingangsimpedanz dazu führen, dass das Treibergerät intern mehr oder weniger Strom verschwendet.

Das Wort "hohe Eingangsimpedanz" bezieht sich immer auf den Verstärker (Audio-Zwischenfrequenz-Leistungsverstärker ... usw.)

Betrachten wir also die folgende Schaltung:

$V_{in}$$Z_{in}$$Z_{in}$$v$

$V_{in}=5V$$Z.V_{in}=2,000Ω$$Z_{in}=10Ω$

Das ist eine sehr niedrige Spannung im Vergleich zur Eingangsspannung.

Wenn wir , , wir:$V_{in}=5V$$Z.V_{in}=2000Ω$$Z_{in}=1,000,000Ω=1MΩ$

Das ist eine gute Spannung im Vergleich zur Eingangsspannung.

Sehen wir uns einen Wert für die Eingangsimpedanz in der folgenden Tabelle an.

Die Antwort ist, dass die hohe Eingangsimpedanz gut für die Verstärkerschaltung ist, um eine gute Verstärkung des Eingangssignals zu haben, ansonsten erhalten wir eine niedrige Spannung, also eine niedrige Verstärkung.

Ich hoffe das kann helfen, danke.

Um die gesamte Spannung von einer Quelle zu einem Ziel ohne Verlust zu erhalten.
Sie benötigen eine hohe Eingangsimpedanz. Dieses Prinzip wird als "Spannungsüberbrückung" oder "Impedanzüberbrückung" bezeichnet.

Das ist eine relativ niedrige Ausgangsimpedanz zu einer höheren Eingangsimpedanz.
Üblicherweise ist die Eingangsimpedanz mindestens zehnmal höher als die Ausgangsimpedanz.

Spannungsüberbrückung,
die die Übertragung eines Spannungssignals zur Last maximiert.
Die andere typische Konfiguration ist eine "Impedanzanpassungsverbindung",
die die an die Last abgegebene Leistung maximiert.

Die hohe Impedanz ist nicht immer gut, variiert jedoch von Anwendung zu Anwendung. Um für die Impedanzanpassung mit anderen Schaltungen der Designer die hohe Eingangsimpedanz wählen Sie den Satz „Maximum Power Transfer Thoerem“ mit
Link

Ein elektrisches Signal hat zwei Komponenten: (a) eine Spannungskomponente (b) eine Stromkomponente.

Um einen POWER-Verstärker zu bauen, müssen beide Komponenten gleich stark verstärkt werden, und es gilt das "Maximum Power-Transfer Theorem": dh eine Lastimpedanz muss gleich der (rein theoretischen) Quellenimpedanz sein.

HINWEIS: Eine Soure-Impedanz ist keine echte Impedanz. Sie kann nicht gemessen, sondern nur berechnet werden.

Um eine aktive Komponente (Ventil oder FET mit einer hohen Eingangsimpedanz - große V / kleine I) anzusteuern, muss ein Spannungsverstärker von einer niedrigen Quellenimpedanz angesteuert werden, aber von einer relativ niedrigen Impedanz liefern. (Satz von Thevenin.)

Um eine aktive Komponente (Bipolar-Tansistor) anzusteuern, die eine niedrige Eingangsimpedanz aufweist - kleines V / großes I), muss ein "Stromverstärker" von einer hohen Quellenimpedanz angesteuert werden, aber von einer relativ hohen Impedanz liefern. (Nortons Satz.)

High Input bedeutet, dass Sie nur das SIGNAL benötigen. Oder nennen wir es die Botschaft der Spannung. In diesem Fall reicht ein geringer Strom aus, um das Zeug anzutreiben.

High Input ist NICHT immer eine gute Sache. Wenn Sie das Signal nicht verwenden, sondern ein elektronisches Teil ansteuern (z. B. für LED-Licht), müssen Sie den Strom berechnen und den Ausgangswiderstand verringern.

Wenn Sie beim Arbeiten mit einer Signalnachricht einen zu hohen Widerstand verwenden, ist der einzige Gesichtspunkt die Kapazität für andere Teile.

Wenn Sie im HF-Frequenzmodulationsbereich arbeiten, wird dies schwieriger. In jedem anderen Fall ist eine hohe Eingangsleistung eine gute Option, um den Stromverbrauch zu senken.

Grüße

Eine hohe Impedanz ist nicht immer gut, wenn ein Strom fließen muss, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Zum Beispiel werden großflächige Elektroden und leitendes Gelee verwendet, um die Impedanz in Edisons großer Erfindung, dem elektrischen Stuhl, zu senken.