SDOTECK HOME

  • ご参考になりましたか?
    SDOTECKブログでは、みなさんからのフィードバックをお待ちしています。 説明が解らなかったり、もっと詳しく解説してほしいポイント・テーマがありましたら、お気軽にsudoteck@gmail.com までメールくださるか、記事にコメントして下さい。
  • -

RF PowerAMP なら

  • RF AMP DESIGN

HEX calc pro 1.00

  • HEX calc pro ver1.00
    エンジニア向けの16進と浮動小数点を混在して入力出来る計算機 。 Version 1.00 高機能な 16進電卓や科学計算電卓はありますが、いちいちモードを切り替えなければならず、最大の問題は16進数と小数点値を同時に使用出来ないことです。
    詳しい説明はここ
    iTunes ではここまで

ATT calc

  • ATT calc ver2.00
    iPhone 用 RF アッテネーター計算ソフトです。  RF開発エンジニアに必要な、 dBm - W 換算機能をはじめ、π型やT型の ATTを 設計する上で、必要な dB値から抵抗値を算出する機能と、 E24系列の抵抗値を 使用したときの減衰量(dB)と整合インピーダンス(Ω) が表示されますので、どの 抵抗値の組み合わせがよいか検討できます。  また、正確な値を必要とする場合に2個のE24系列抵抗を並列接続して理想の値を 求める計算機能も持っています。  操作はピッカーホイールを回すだけですので、実験中でも片手で簡単に操作 できます。

FIL Calc

  •  LPF 計算機
    RFエンジニア向けフィルター計算ソフト LPFやHPFの設計をするときに、いちいちパソコンを起動してフィルタを設計、結果をプリントアウトして、実験室に行ってネットワークアナライザで測定・実験、ちょっと修正したい時にまたパソコンの所にもどって、再計算...というのが結構面倒で、手軽にiPhone で計算できるといいいなと思って作りました。

iPhone APP

  • ATT calc ver2.00
    SDOTECK が開発した iPhone APP の紹介です。 NEWS---SWRproリリース

Amazon

  • AMAZON Books

RAKUTEN

  • RAKUTEN

mujic.jp

  • music.jp
    music.jp

サイト内検索には?

  • -------------------------------
    ◆下の検索機能でこのブログのすべての関連項目を検索出来ます。是非使ってみて下さい。
サイト内検索
ココログ最強検索 by 暴想

SCHEMATICS

BOSE

  • BOSE
    クワイアットコンフォート20
無料ブログはココログ

Google

  • Google

« 新年あけましておめでとうございます。 | トップページ | フクシマのお米を買いました »

2013年1月10日 (木)

出力インピーダンスのはなし

出力インピーダンスとはOutput

よくいわれる出力インピーダンスという言葉ですが、具体的には回路のどこで決まるのでしょうか?
簡単なエミッタ接地回路で考えてみます。
右図のようにコレクタ抵抗を Rc エミッタ抵抗をRe、負荷抵抗を RL とした場合の電流の流れ方を考えてみます。
LineOut
用の回路を例にとります。オーディオのライン出力はインピーダンスが高く、約 10kΩ程度を考えます。この場合交流的に瞬間に出力出来る電圧を考えます。
1)ハイレベル側
 コレクタ抵抗を 1kΩとすると負荷 10kΩには交流的には 10µFを考えなくて良いのでハイレベル時の電圧は、電源電圧の 10V をコレクタ抵抗 1kΩ と負荷抵抗10kΩの分割と考えられます。計算では約 9.1V 。
2)ローレベル側
 ローレベルはエミッタのコンデンサーがAC的にはショートと考えられますが、出力する場合はコレクタ電位はこの電圧も関係します。トランジスタのコレクターエミッタ間飽和電圧 Vce の 0.3V程度を加えて 1.2V程度になります。
以上から、約 8Vp-p の信号を出力出来ることになります。
Speaker
を繋げたら?
スピーカーは 8Ω とすると上記と同じ計算では
1)ハイレベル側
 10V を 1kΩと 8Ω で分割するので、8Ω上では 80mV しか出せないことになります。
2)ローレベル側
 エミッター抵抗より負荷の方がかなり小さいので、トランジスタがONしてもコレクタ抵抗に流れる電流の増加は僅かで、上記計算のハイレベルよりやや電圧が下がる程度です。
やはり、普通のオーディオライン出力にスピーカーを繋げてもならないのはこういった訳なのです。
それではどうしたらいいのか
上記回路だったら、コレクタ抵抗を 10Ωぐらいにします。エミッター抵抗も1Ωにしてやれば、
1)ハイレベル側
 10V x 8Ω /(10Ω +8Ω) =4.4V となります。
2)ローレベル側
 (10V-0.3V) x 1Ω/(10Ω +1Ω) + 0.3V =1.2V となります。
 Vp-p は 3.2Vとなり、出力として 160mW 程度になります。
 大容量のトランジスタを使えば実用になるかも知れませんが、トランジスタにはこのとき、1A流れますし、中間レベルの 2.8Vを出力する場合、コレクタ抵抗の両端は 10V-2.8V = 7.2V 、10Ωなので電流は 0.72A 電力は5.2W も必要になります。ローレベル時は 10V -1.2V = 8.8V 、 0.88A なので 7.7W となります。
またトランジスタも中間レベル時 c-e 間 2V程度で電流は0.72A で1.44 W消費します。
抵抗で消費させる電力がバカにならないので、最後の回路 Speaker のように吐き出し側と、GND側に両方トランジスタをつかうプッシュプル回路がスピーカーなどを駆動するのが定番です。
これならば 10V電源時に各トランジスタの Vceと保護抵抗の電圧ロスだけですから、 9Vp-p程度は出力可能です。これなら 1.26W も出せる計算になります。
ソフト的には
出力インピーダンスはコレクタ抵抗と関係はありますが、用途によって回路構成が違うのでそれだけでは説明出来ません。しかしながら、上記のように低インピーダンス負荷を駆動できるインピーダンスの低い回路は、トランジスタに電流を流しているのがわかります。高周波では負荷とのコイルやコンデンサーのマッチング回路のフライホイール効果で、正負の両方のサイクルでトランジスターが関わってきます。
常に負荷のインピーダンスを考えて回路定数を設計する必要がありますね。

« 新年あけましておめでとうございます。 | トップページ | フクシマのお米を買いました »

アナログ」カテゴリの記事

コメント

いつも勉強になる記事ありがとうございます。場違いかもしれませんが、いつも不思議に思ってる事があるのですが、御回答いただければ幸いです。

古い無線機のSPに直列、又は並列に接続されてる2Wぐらいの抵抗。これは過大な出力でスピーカを壊さない為と思いますが、実際、正しい接続と抵抗値はどう考えたら良いのでしょうか?

古い無線機といわれますが、どのくらいか分からないので想像ですが、たぶん SSB でない頃の AM の変調をするトランシーバーなどの外部スピーカーでしょうか?。
昔の AM変調はRF出力と同じくらいのパワーで変調をかけなければならなかったので、10WのRF出力だったら 10W 出るオーディオ変調アンプがあったはずです。トランシーバーなどではこの部分を受信のスピーカーアンプと共用していたので、スピーカーに 10W ものパワーはいらないので、受信用は 1W程度のスピーカーでよかったはずです。
でも 1W のスピーカーに 10W入ったら壊れてしまうので、たぶん直列に抵抗を入れて電圧を落として壊れないようにしていたのだろうと思います。
8Ωのスピーカーに 8Ω の抵抗をシリーズに入れれば、電圧は半分になりますので電力は 1/4になります。P= ExE/R なので
16Ωの抵抗を直列に入れれば 8Ω/(16+8) = 1/3 の電圧になるので、パワーは 1/9 になります。

今晩は、回答ありがとうございます。自分ではパラレル接続で電力は1/4, 直列で1/9が理解できませんが詳しく説明願います。

 パワーP=I(A)XV(電圧)
パラ接続時は電流が分散されて8オーム抵抗だと1/2の半分でワットも半分に

直列16オームは電圧は1/4となりワットは1/4かなと思ってました。

パラレル接続では基本的にはパワーは減りません。(かかる電圧は同じなので)
上記説明は 8Ω抵抗をシリーズ接続でスピーカーにかかる電圧は半分ということです。
1)まず、そのまま E(v)を 8Ωのスピーカーに加えると
P=IxE =( E/8Ω) x E = ExE/8
2)直列(シリーズ)に8Ω抵抗を繋げると全部で 8Ω+8Ω で 16Ω ですね。
 スピーカーは8Ωなので全体に E(v)かけると電流は E/16Ω、電圧は半分なので E/2 よって
P = I x V = (E/16) x ( E/2) = ExE/32
よってパワーは 1/4 になります。
P= I x V の式は P =( V/R) x V = V x V / R
と変形出来ますから、かかる電圧の2乗でパワーがかわってきます。
16Ω を直列につけると全体は 16Ω + 8Ω = 24Ω スピーカーは 8Ω なので
8Ω /24Ω = 1/3 です。
パワーは2乗で効いてくるので 1/9 になります。
*スピーカーとパラレルに抵抗をつけるのはよく判りませんが、もしかしてスピーカートランス出力が 8Ω出力なのに、スピーカーが 16Ωだったりする場合でしょうか?その場合は16Ωの抵抗をつければ並列合成で8Ωになるので、トランスの負荷インピーダンスを合わせて音質向上させるなどのためですかね?
----------------------------------------------------
直列と並列接続のはなしは
下記のリンクで見て下さい
http://sudoteck.way-nifty.com/blog/2011/02/post-9e4d.html

こんにちは御回答大変ありがとうございます。

スピーカとパラレルに接続されてる抵抗、調べたらありました。おっしゃる通りSPは16オーム、抵抗は2Wの15オームでした。それに直列に2Wの4,7オームも付いてました。インピーダンス整合してパワーを落としてる回路ですね。一つ勉強になりました。

Q1.AFパワーアンプは通常無負荷(オープン)でも良いのでしょうか?それかダミー抵抗入れた方が良いのか?

Q2.高周波回路(無線機)のアンテナコネクタ直下に付いてる1/2Wの抵抗、だいたい4,7Kから10Kの抵抗、ANTホットとGNDに落ちてる抵抗ですが、これは何ですか?雷、誘導を流す物なのか?

できれば2点、御指導願います。

A1.トランジスターのアンプならば負荷がなければ電流が流れないので、無負荷でも良いかと思います。真空管ではトランスを使っている場合、入力を入れた時に無負荷では真空管の負荷が軽くなって発振したりするかもしれません。
A2.雷というよりはアンテナに帯電した電荷(静電気)をGNDに流すためだと思います。昔フィールドデーで屋外にアンテナを設置したとき、雷雲が近づいてきたのでアンテナをセットから外して地面に落とした時、中心電極と地面とでパチパチとスパークしていました。これはアンテナが雷雲のせいで帯電したためと思われます。特にセットのアンテナ端子がコンデンサー等で入力コイルとDC的に切られている場合、抵抗をGNDに入れておけば徐々に電荷が放電しますので、セット内部でスパークしたりする恐れがなくなります。

コメントを書く

(ウェブ上には掲載しません)

トラックバック

この記事のトラックバックURL:
http://app.cocolog-nifty.com/t/trackback/556493/56508736

この記事へのトラックバック一覧です: 出力インピーダンスのはなし:

« 新年あけましておめでとうございます。 | トップページ | フクシマのお米を買いました »