محاسبه امپدانس داخلی یک منبع جریان متناوب

میخواهی امپدانس داخلی یک منبع جریان متناوب (مانند فانکشن ژنراتور یا سیگنال ژنراتور)را حساب کنی؟

75 مشاهده

برای محاسبه امپدانس داخلی (output impedance یا Zs​) یک منبع AC با استفاده از مدار بالا، می‌تونیم از روش تقسیم ولتاژ یا اندازه‌گیری جریان و ولتاژ در شرایط مختلف استفاده کنیم.

روش اول: استفاده از فرمول تقسیم ولتاژ

این روش بر این اساس است که شما دو اندازه‌گیری انجام دهید:

  1. ولتاژ مدار باز (VOC​):
    • در این حالت، مقاومت بار (R) را از مدار حذف کنید.
    • ولتاژ دو سر منبع AC (که در تصویر V1 نامگذاری شده) را اندازه بگیرید. این ولتاژ در واقع همان ولتاژ تولید شده توسط منبع است و نشان‌دهنده VOC​ است. در مدار شما، این ولتاژ 0.1 ولت (RMS یا پیک، بسته به تعریف منبع SINE) است.
  2. ولتاژ با بار (VL​):
    • مقاومت بار (R=1KΩ) را به مدار وصل کنید.
    • ولتاژ دو سر مقاومت بار (R) را اندازه بگیرید. این ولتاژ را VL​ (ولتاژ بار) می‌نامیم.

حالا می‌توانید از فرمول زیر برای محاسبه امپدانس داخلی استفاده کنید:

ZS​=R(VL​VOC​​−1)

توضیح فرمول:

این فرمول از قانون تقسیم ولتاژ (Voltage Divider Rule) مشتق شده است. در مداری که یک منبع ولتاژ با امپدانس داخلی ZS​ به یک بار R متصل است، ولتاژ روی بار (VL​) به صورت زیر داده می‌شود:

VL​=VOC​×R+ZS​R​

با بازآرایی این معادله برای ZS​، به فرمول بالا می‌رسیم.

روش دوم: اندازه‌گیری جریان و ولتاژ در یک نقطه (نیاز به محاسبه جریان)

اگر شما ولتاژ روی بار (VL​) و مقدار مقاومت بار (R) را دارید، می‌توانید جریان عبوری از مدار (IL​) را محاسبه کنید:

IL​=RVL​​

حالا، با در نظر گرفتن مدار به عنوان یک حلقه سری، افت ولتاژ روی امپدانس داخلی (VZS​) عبارت است از:

VZS​=VOC​−VL​

و سپس می‌توانید ZS​ را محاسبه کنید:

ZS​=IL​VZS​​

نکات مهم:

  • منبع SINE(0 1V 1000): این نشان می‌دهد که منبع AC شما یک سیگنال سینوسی با آفست DC صفر، دامنه پیک 0.1 ولت و فرکانس 1000 هرتز (1KHz) است. هنگام اندازه‌گیری ولتاژها، مطمئن شوید که از مقادیر RMS یا پیک به طور سازگار استفاده می‌کنید. اگر 0.1 ولت دامنه پیک است، ولتاژ RMS حدود 0.1/2​≈0.0707 ولت خواهد بود. در این محاسبات، نیازی به نگرانی در مورد فرکانس نیست مگر اینکه ZS​ یک جزء راکتیو (مانند سلف یا خازن) باشد که در آن صورت ZS​ یک امپدانس مختلط خواهد بود و به فرکانس بستگی خواهد داشت. در اینجا، چون ZS​ با علامت “R” (مقاومت) نشان داده شده و یک “؟” دارد، فرض می‌کنیم که یک مقاومت خالص است.
  • واحدها: مطمئن شوید که تمام ولتاژها را با یک واحد (مثلاً ولت) و تمام مقاومت‌ها را با یک واحد (مثلاً اهم) وارد می‌کنید تا ZS​ نیز بر حسب اهم به دست آید.
  • اندازه‌گیری عملی: اگر این کار را در عمل انجام می‌دهید، از یک مولتی‌متر AC (در حالت اندازه‌گیری RMS برای ولتاژهای AC) برای اندازه‌گیری دقیق ولتاژها استفاده کنید.

خلاصه گام‌ها برای حل عملی با استفاده از مدار شما:

  1. ولتاژ مدار باز (VOC​): این مقدار در مدار شما 0.1 ولت است (دامنه پیک).
  2. اندازه‌گیری ولتاژ بار (VL​):
    • مقاومت R=1KΩ را وصل کنید.
    • ولتاژ AC را در دو سر مقاومت R اندازه بگیرید. فرض کنید این مقدار VL​ به دست آمده است.
  3. محاسبه ZS​:
    • مقادیر R, VOC​ و VL​ را در فرمول زیر جایگذاری کنید:
      ZS​=R(VL​VOC​​−1)

همچنین بررسی کنید

ساخت یک پروب تفاضلی مجازی (Pseudo-Differential)

ساخت یک «پروب تفاضلی مجازی» با استفاده از دو پروب معمولی، یک ترفند بسیار کاربردی …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *