Perché è desiderabile in un amplificatore avere un'impedenza di ingresso elevata e un'impedenza di uscita bassa?

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Ho imparato che è desiderabile in un amplificatore ideale avere un'impedenza di ingresso elevata e un'impedenza di uscita bassa. Perché esattamente? Quali sono le implicazioni che un amplificatore ha l'opposto: impedenza di ingresso bassa e impedenza di uscita elevata.

Non capisco esattamente come impedenza input e output.

amplifier

— Prabhpreet
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Volevo solo notare che questo vale per qualsiasi "driver". Anche un buffer, ad esempio, vuole avere un'impedenza di ingresso molto elevata e un'impedenza di uscita davvero bassa. Potrebbero esserci delle eccezioni, ma è una buona regola empirica.

— NickHalden,

Fondamentalmente è ideale avere un'impedenza di ingresso elevata e un'impedenza di uscita bassa per poter collegare in cascata blocchi di amplificatori di tensione. Ma non è necessariamente sempre vero in quanto è ideale per l'amplificatore di corrente avere un'impedenza di ingresso bassa e un'impedenza di uscita elevata.

— lucas92,

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In realtà, la premessa della tua domanda è vera solo se i segnali che ti interessano sono tensioni. In tal caso, se l'amplificatore non assorbe corrente attraverso il suo ingresso (ha un'impedenza di ingresso infinita o almeno molto elevata), il collegamento a una sorgente non influirà sulla tensione del segnale, indipendentemente dall'impedenza della sorgente.

Allo stesso modo, quando si collega un carico all'uscita dell'amplificatore, se l'amplificatore ha un'impedenza di uscita pari a zero, la tensione del segnale non cambierà, indipendentemente dalla corrente assorbita dal carico.

Queste proprietà rendono molto più semplice analizzare il comportamento del sistema in generale.

Tuttavia, se i segnali che ti interessano sono correnti anziché tensioni, vuoi che il tuo amplificatore abbia impedenza di ingresso zero e impedenza di uscita infinita per gli stessi motivi.

— Dave Tweed
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e se sei interessato al potere , vuoi abbinare le impedenze tra sorgente e carico.

— markrages

+1 Questa è una buona chiamata: l'amplificatore di transimpedenza per i fotodiodi viene in mente per l'ingresso di impedenza zero e, forse una fonte di corrente per alimentare una linea POTS

— Andy aka

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Un'intuizione chiave di Edison era che per il potere non si voleva abbinare le impedenze. Impedenza corrispondente significa perdita di potenza del 50%. A volte è necessario abbinare le impedenze per ridurre la riflessione: raramente per massimizzare il trasferimento di potenza.

— david

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Un'intuizione chiave di Edison è stata che la maiximizing del trasferimento di potenza in avanti raramente è ciò che si desidera fare. Nel suo caso, perché perdere il 50% dell'energia ha reso la fornitura di elettricità più costosa, meno popolare e meno redditizia. ( en.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_transfer_theorem )

— david

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Non è una trappola in cui sono caduto: è il punto specifico: se sei interessato al potere , raramente sei interessato a massimizzare il rapporto di trasferimento di potenza.

— David

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L'amplificatore ideale non dovrebbe assorbire alcuna corrente dal suo ingresso. Supponendo che un amplificatore a due ingressi la corrente del segnale in entrambe le sonde di ingresso sia zero. In altre parole, l'impedenza di ingresso deve essere infinita!

$A(v_2-v_1)$

Per un vero amplificatore, l'impedenza di ingresso deve essere il più grande possibile mentre l'impedenza di uscita deve essere il più bassa possibile!

— Thanos
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Un amplificatore audio non dovrebbe assorbire energia dal suo ingresso. Ciò implica che la discrepanza di impedenza tra la sorgente dovrebbe e l'ingresso dell'amplificatore dovrebbe essere massimizzata. Un amplificatore pilotato da una sorgente a bassa impedenza dovrebbe quindi avere la massima impedenza di ingresso possibile, mentre uno pilotato da una sorgente a alta impedenza dovrebbe avere la minima impedenza possibile. La soglia in cui si dovrebbe considerare una sorgente come bassa o alta impedenza è principalmente una funzione di quanto è nota l'impedenza. Se è "al massimo" un valore, consideralo basso; se è "almeno un valore", consideralo alto.

— supercat

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Risposta semplificata relativa principalmente agli amplificatori audio: -

Un amplificatore audio con una bassa impedenza di uscita può fornire potenze più grandi al suo altoparlante in modo più efficiente di un amplificatore con impedenza di uscita più elevata. Quindi, scoprirai che gli amplificatori audio hanno impedenze di uscita misurate in meno di 1 ohm e in molti casi in milli-ohm.

D'altra parte, un segnale debole e debole da (diciamo) un microfono non vuole lottare per alimentare il suo segnale in un amplificatore con un'impedenza di ingresso troppo bassa - questo potrebbe potenzialmente (e significativamente) attenuare il segnale e richiedere un livelli di amplificazione per compensare aumentando così la rumorosità ecc.

Se, come suggerisci, le impedenze di un amplificatore di potenza audio fossero invertite, si produrrebbe potenzialmente un segnale più rumoroso sull'altoparlante e sarebbe inefficiente dal punto di vista elettrico da diventare molto più caldo nel generare il livello sonoro equivalente dall'altoparlante.

Vi sono altri problemi con basse impedenze di ingresso in quanto può verificarsi il rimodellamento della risposta in frequenza di alcuni microfoni. Ciò vale anche per l'elevata impedenza di uscita: le sfumature elettromeccaniche dell'altoparlante possono far sì che alcuni segnali appaiano più forti di quanto dovrebbero essere.

Per inciso, ci sono molti amplificatori che non hanno un'impedenza di ingresso molto bassa e questi sono tipicamente nel campo RF dove è necessario adattare impedenza per evitare riflessioni del segnale.

Senza dubbio ci sono altri esempi che mi sono perso.

— Andy aka
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Il feedback negativo viene utilizzato per "linearizzare" l'uscita di un amplificatore. Un amplificatore è lineare se l'uscita è una copia amplificata esatta dell'ingresso. Se un amplificatore non è lineare , l'uscita è distorta. La distorsione lineare è una delle specifiche fornite per qualsiasi buon amplificatore audio.

Un effetto collaterale del feedback negativo è che, nelle configurazioni comuni, crea un output a bassa impedenza. Indipendentemente dal carico che si carica sull'amplificatore, la tensione di uscita è la stessa: la tensione di uscita viene reimmessa nell'ingresso per linearizzare l'amplificatore e ciò rende la tensione di uscita insensibile alle condizioni di carico.

Quindi: i buoni amplificatori usano un feedback negativo: il feedback di tensione è comune: i buoni amplificatori hanno comunemente una bassa impedenza di uscita.

La risposta in tensione di alcuni carichi (in particolare gli altoparlanti) è piuttosto non lineare e abbastanza sensibile alla frequenza. Per questo motivo, alcuni ingegneri audio considerano gli amplificatori di uscita ad alta impedenza, ovvero amplificatori di corrente, superiori agli amplificatori audio di uscita a bassa impedenza.

Gli amplificatori ad alta impedenza di uscita non sono necessariamente meno efficienti nel trasferimento di potenza nei diffusori (i diffusori acustici hanno intrinsecamente un suono migliore rispetto ai diffusori morbidi) e non sono intrinsecamente meno efficienti nel trasferimento di potenza dall'alimentatore ai diffusori (energia elettrica in quanto la quantità è comunque economica), ma i circuiti a rilevamento di corrente sono sempre stati leggermente più difficili, leggermente più costosi e leggermente meno lineari rispetto ai circuiti a rilevamento di tensione.

— david
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È desiderabile ridurre al minimo l'effetto di caricamento quando l'amplificatore (tensione) viene utilizzato per pilotare un circuito o quando viene pilotato da qualche altro circuito.

— Arunish
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