Чем хорош высокий входной импеданс?

Это хорошо для входа напряжения , так как если входное сопротивление велико по сравнению с сопротивлением источника, то уровень напряжения не будет слишком сильно падать из-за эффекта делителя.

Например, скажем, у нас есть$10V$сигнал с$1k\Omega$импеданс.

Мы подключаем это к$1M\Omega$вход, входное напряжение будет$10V\cdot\frac{1M\Omega}{1M\Omega+1k\Omega} = 9.99V$.

Если уменьшить входное сопротивление до$10k\Omega$, мы получили$10V \cdot \frac{10k\Omega}{10k\Omega + 1k\Omega} = 9.09V$

Уменьшаем его до 1k и получаем$10V \cdot \frac{1k\Omega}{1k\Omega + 1k\Omega} = 5V$

Надеюсь, вы понимаете, что входной импеданс, по крайней мере, в 10 раз превышающий импеданс источника, является хорошей идеей для предотвращения значительной нагрузки.

Однако высокое входное сопротивление не всегда хорошо, например, если вы хотите передать как можно больше мощности, тогда сопротивление источника и нагрузки должно быть равным. Таким образом, в приведенном выше примере наилучшим выбором будет входное сопротивление 1 кОм.
Для токового входа желателен низкий входной импеданс (в идеале нулевой), например, в трансимпедансном усилителе (ток-напряжение).

«Наилучшее» значение импеданса зависит от ситуации и приложения.

Когда уместно иметь или нуждаться в высоком импедансе, это потому, что это приближение к бесконечному импедансу.

Вход, подаваемый на источник сигнала, действует как делитель напряжения.
Vout = Vsignal x Zinput / (Zsource + Zinput)
Чтобы не получить нагрузку, либо Zsiganl равен нулю (низкий выходной импеданс или его отсутствие), и/или Zinput = бесконечно.
«Достаточно высокий» — это практическая версия бесконечности, которая была бы хороша».

Насколько велик «соответствующий» размер, зависит от приложения.

Сеть переменного тока имеет полное сопротивление менее 1 Ом (обычно). Тестовый измеритель с импедансом 1000 Ом будет потреблять около 100 мА !!!! от сети 110 В переменного тока, но при этом нагрузил бы ее менее чем на 0,1 вольта. Тестовый измеритель с входным сопротивлением 1 МОм будет потреблять около 100 мкА, что было бы гораздо более приемлемым.

Для источников с высоким импедансом "соответствующим образом") должен быть довольно большим.
Вход с высоким импедансом очень мало нагружает подаваемый на него сигнал.
Таким образом, он не снижает его уровень (или не сильно). Буфер с единичным усилением обычно имеет имеет очень высокий импеданс и часто используется в качестве входного каскада в цепь усилителя. Датчик pH, используемый для измерения кислотности и щелочности раствора, имеет выходное сопротивление от 10 до 100 МОм. Его уровень напряжения является прямой мерой рН.Так что все, что пытается измерить напряжение, должно стараться не изменять его в процессе.Щуп для измерения напряжения будет эффективно действовать как делитель напряжения.Импеданс зонда должен быть >> измеренным импедансом, чтобы не возникала нагрузка.

Пробник, который в 256 раз превышает импеданс измеряемой цепи, вызовет 1-битную ошибку в 8-битной системе.
Пробник, который в 4096 раз превышает импеданс измеряемой цепи, вызовет 1-битную ошибку в 12-битной системе.

Таким образом, для измерения с 1 битом в 256 = 1 бит в 8-битной системе с импедансом источника 1 МОм вам потребуется входное сопротивление 256 МОм. Для источника на 10 МОм вам потребуется входное сопротивление 2,6 Гигона. А для 100 мегомного источника нужно... !!!

Согласно приведенной выше формуле, для выходов подходит НИЗКИЙ импеданс, а идеальным является нулевой импеданс (идеальный источник напряжения).

Кроме того, существует особый случай согласования импедансов, когда источник и вход одинаковы. Половина сигнала рассеивается на ВХОДЕ и половина на выходе (при условии, что в противном случае соединение без потерь), НО отражения отсутствуют из-за несоответствия импеданса. Совершенно новая тема в другой раз.

Бесконечный входной импеданс позволил бы подавать любое количество напряжения на нагрузку, не поглощая при этом никакой мощности. Нулевой входной импеданс позволил бы подавать любое количество тока на нагрузку, не поглощая при этом никакой мощности. Таким образом, в тех случаях, когда нужно измерять напряжение без поглощения энергии, идеально подходит бесконечный импеданс; и наоборот, если кто-то хочет почувствовать ток, идеально подходит нулевой импеданс.

Хотя иногда требуется нагрузка, которая не поглощает никакой мощности, бывают случаи, когда необходимо подавать мощность в нагрузку. Количество мощности, подаваемой на нагрузку, будет максимальным, когда входное сопротивление нагрузки соответствует выходному сопротивлению того, что ее возбуждает. Однако эта ситуация не означает максимальной энергоэффективности. В зависимости от того, что управляет нагрузкой, более высокий или более низкий входной импеданс может привести к тому, что приводное устройство будет тратить больше или меньше энергии внутри.

Слово «высокий входной импеданс» всегда относится к усилителю (усилителю мощности промежуточной частоты звука и т. д.).

Итак, рассмотрим следующую схему:

Входное напряжение$V_{in}$имеет внутреннее сопротивление ($Z_{in}$) это напряжение подается на базу транзистора для усиления сигнала. Рассчитываем напряжение на$Z_{in}$, называется$v$следующее:

Если мы возьмем$V_{in}=5V$,$Z.V_{in}=2,000Ω$,$Z_{in}=10Ω$мы получили:

Это очень низкое напряжение по сравнению с входным напряжением.

Если мы возьмем$V_{in}=5V$,$Z.V_{in}=2000Ω$,$Z_{in}=1,000,000Ω=1MΩ$мы получили:

Это хорошее напряжение по сравнению с входным напряжением.

Посмотрим некоторое значение входного импеданса в таблице ниже.

Ответ заключается в том, что высокий входной импеданс хорош для схемы усилителя, чтобы иметь хорошее усиление входного сигнала, иначе мы получим низкое напряжение, поэтому низкое усиление.

Я надеюсь, что это может помочь, спасибо.

Чтобы получить все напряжение от источника до цели без потерь.
вам нужен высокий входной импеданс. Этот принцип называется «мостовое соединение напряжения» или «мостовое соединение импеданса».

Это относительно низкий выходной импеданс по сравнению с более высоким входным импедансом.
Обычно входное сопротивление как минимум в десять раз превышает выходное сопротивление.

Мостовое соединение по напряжению
, которое максимизирует передачу сигнала напряжения на нагрузку.
Другой типичной конфигурацией является «соединение с согласованием импеданса»,
которое максимизирует мощность, подаваемую на нагрузку.

Высокий импеданс не всегда хорош, но он варьируется от приложения к приложению. Для согласования импеданса с другими цепями разработчик выберет высокий входной импеданс, используя ссылку теоремы «Максимальная мощность, передаваемая по Терему»
.

Электрический сигнал состоит из двух компонентов: (а) компонента напряжения (б) компонента тока.

Для создания усилителя МОЩНОСТИ требуется одинаковое усиление обоих компонентов, и применяется «Теорема о максимальной передаче мощности»: т. е. полное сопротивление нагрузки должно равняться (чисто теоретическому) полному сопротивлению источника.

ПРИМЕЧАНИЕ. Импеданс кислого источника не является истинным импедансом — его нельзя измерить, его можно только рассчитать.

Для управления активным компонентом (клапаном или полевым транзистором с высоким входным импедансом — большим V/малым I) усилитель напряжения должен управляться источником с низким импедансом, но подавать сигнал с относительно низким импедансом. (Теорема Тевенина.)

Для управления активным компонентом (биполярный танзистор), который имеет низкий входной импеданс - маленькое V/большое I), "усилитель тока" должен управляться от источника с высоким импедансом, но подавать с относительно высоким импедансом. (Теорема Нортона.)

Высокий вход означает, что вам нужен только СИГНАЛ. Или давайте назовем это сообщением о напряжении. В этом случае слабый ток подходит для питания.

Высокий вход - это НЕ всегда хорошо. В случае, если вы не используете сигнал, а управляете электронной частью (например, для светодиодного освещения), вам необходимо рассчитать ток и уменьшить выходное сопротивление.

Если вы используете слишком большое сопротивление при работе с сигнальным сообщением, единственная точка зрения - это емкость к другим частям.

Если вы работаете в ВЧ диапазоне частотной модуляции, это становится сложнее. В любом другом случае, да, высокое потребление полезно для снижения энергопотребления.

С уважением

Высокий импеданс не всегда хорош, когда для достижения желаемого результата должен течь ток. Например, электроды большой площади и проводящее желе используются для снижения импеданса в великом изобретении Эдисона — электрическом стуле.