¿Cuál es el significado de los detalles de la salida y la impedancia de entrada?

Para dar una definición matemática, si tuviéramos que excitar la entrada de un dos puertos con una fuente de corriente sinusoidal

$$i_{in}(t) = I_0 + I \sin(\omega t)$$

con$I$lo suficientemente pequeño como para no causar ningún comportamiento no lineal, encontraríamos

$$v_{in}(t) = V_0 + V_i \sin(\omega t) + V_q \cos(\omega t)$$

Entonces podríamos definir

$$R_{in} = \frac{V_i}{I}$$

y

$$X_{in} = \frac{V_q}{I}.$$

Entonces la impedancia de entrada sería$Z_{in}$si definimos

$$Z_{in} = R_{in} + j X_{in}.$$

En palabras, esto significa que la parte real de$Z_{in}$nos dice cómo el componente en fase del voltaje de entrada depende de la corriente de entrada. Y la parte imaginaria de$Z_{in}$nos dice cómo la parte en cuadratura (90 grados de cambio de fase) del voltaje de entrada depende de la corriente de entrada.

También encontraríamos que

$$R_{in} = \frac{{\rm{d}}V_0}{{\rm{d}}I_0}.$$

La impedancia de salida se define de la misma manera, pero como una relación entre la corriente de salida y el voltaje de salida.

Todas las demás cosas que sabemos sobre la impedancia de entrada y salida y cómo se relacionan con el comportamiento del circuito se pueden conectar a estas definiciones.

"La transferencia de potencia máxima ocurre cuando la impedancia de carga es igual a la impedancia de la fuente".

Esto no es del todo correcto.

Primero, cuando se habla de posibles impedancias de valores complejos, la máxima transferencia de potencia ocurre cuando la impedancia de la fuente es la conjugada compleja de la impedancia de la carga.

En segundo lugar, esta condición de transferencia de potencia máxima es para elegir la impedancia de carga cuando la impedancia de fuente es fija. Si se puede controlar la impedancia de la fuente, se debe elegir una impedancia muy alta (con una fuente de corriente fija) o una impedancia muy baja (para una fuente de voltaje fijo) para entregar la potencia máxima a una carga de impedancia fija.

La impedancia de entrada es la impedancia que "ve" un dispositivo cuando se conecta a la entrada de un circuito. Por ejemplo si conecto una fuente a la entrada de cualquiera de los amplificadores que acabas de mencionar, la impedancia de entrada sería Vin/Iin

La impedancia de salida, por otro lado, es la impedancia que se ve al mirar el circuito desde la salida.

Y la impedancia de carga es simplemente la impedancia de la carga misma que conectas a la salida.

También es importante tener en cuenta que la impedancia es en realidad un valor complejo que incluye la magnitud y el cambio de fase que resultará en una frecuencia dada.

En cuanto a la línea que citó ... se puede demostrar matemáticamente que la potencia se maximiza cuando Rs = RL ... Tomemos, por ejemplo, un circuito simple con fuente con Rs y RL en serie.

VL = Vs*RL/(RL+Rs)

PL = VL^2/RL

si diferenciamos PL con respecto a RL podemos probar que:

d(PL)/d(RL) = 0 Cuando RL = Rs

Por lo tanto, mostrando que el valor máximo de PL ocurre en RL = Rs

Pero otra cosa que debe tener en cuenta es que la cita que publicó no es del todo correcta. De hecho, está mal... La potencia se maximiza cuando la impedancia de la fuente es igual al conjugado de la impedancia de la carga ...

La palabra clave es conjugar.

Esto se debe a que la impedancia, como dije antes, es un valor complejo que representa la magnitud y el cambio de fase. El cambio de fase (parte imaginaria) sirve para desfasar la tensión y la corriente y, por lo tanto, reducir la potencia.... Si la fuente y la impedancia de carga son conjugadas:

Zs = R + jX

&

ZL = R - jX

Entonces las partes imaginarias (cambio de fase) se cancelarán y volverás a la derivación que definí anteriormente.

Tenga en cuenta que la transferencia de potencia máxima es una pérdida de voltaje de 6dB. Por lo tanto, el diseño del amplificador de banda ancha no utiliza interfaces adaptadas.

Entrené a un equipo de diseñadores de RFIC altamente motivados. Estaban preocupados por la transferencia de señal en chip entre "etapas". Expliqué: "A estas distancias (100 micrones), estamos implementando amplificadores operativos de banda ancha que amplifican sinusoides de 250 MHz. No hay coincidencia posible ni necesaria".