Чому в підсилювачі бажано мати високий вхідний опір і низький вихідний опір?

Я дізнався, що в ідеальному підсилювачі бажано мати високий вхідний опір і низький вихідний опір. Чому саме? Які наслідки має підсилювач протилежний - низький вхідний опір і високий вихідний опір.

Я точно не розумію, як імпеданс введення та виведення.

Власне, передумова вашого питання справедлива лише в тому випадку, якщо сигнали, які вас цікавлять, - це напруги. У тому випадку, якщо підсилювач не проводить струму через свій вхід (має нескінченний або, принаймні, дуже високий вхідний опір), то підключення його до джерела не вплине на напругу сигналу, незалежно від опору джерела.

Аналогічно, коли ви підключаєте навантаження до виходу свого підсилювача, якщо підсилювач має нульовий вихідний опір, напруга сигналу не зміниться, незалежно від струму, проведеного навантаженням.

Ці властивості значно спрощують аналіз поведінки системи в цілому.

Однак якщо сигнали, які вас цікавлять, - це струми, а не напруги, ви хочете, щоб ваш підсилювач мав нульовий вхідний опір і нескінченний вихідний опір з тих же причин.

Ідеальний підсилювач взагалі не повинен проводити струму зі свого входу. Якщо припустити два вхідного підсилювача, ток сигналу в обох вхідних зондах дорівнює нулю. Іншими словами, вхідний опір повинен бути нескінченним!

$A(v_2-v_1)$

Для справжнього підсилювача вхідний опір повинен бути якомога більшим, тоді як вихідний опір повинен бути максимально низьким!

Спрощена відповідь, що стосується переважно аудіопідсилювачів: -

Аудіо підсилювач із низьким вихідним опором може ефективніше подавати більші потужності на свій гучномовець, ніж підсилювач із більшим вихідним опором. Таким чином, ви побачите, що звукові підсилювачі мають вихідні імпеданси, виміряні менше ніж 1 Ом, а в багатьох випадках - міліом.

З іншого боку, слабкий і слабкий сигнал (скажімо) мікрофона не хоче боротися з подачею його сигналу в підсилювач із занадто низьким вхідним опором - це може потенційно (і значно) послабити сигнал і вимагати більшого рівні посилення для компенсації, таким чином, збільшуючи прийом шуму тощо.

Якщо, як ви пропонуєте, імпеданси підсилювача потужності звукового звуку будуть відмінені, він потенційно може видавати звуковий сигнал на гучномовці і бути енергоефективним до того, що стає значно теплішим при генеруванні еквівалентного рівня звуку від динаміка.

Існують й інші проблеми із низькими вхідними опорами, оскільки може відбутися переформатування частотного сигналу деяких мікрофонів. Це також стосується високого вихідного опору - електромеханічні нюанси гучномовця можуть спричинити появу деяких сигналів голоснішими, ніж вони повинні бути.

Крім того, існує багато підсилювачів, які мають досить низький вхідний опір, і вони, як правило, знаходяться в області ВЧ, де вам потрібно зіставити імпеданси для запобігання відбиття сигналу.

Без сумніву, є й інші приклади, які я пропустив.

Негативний зворотний зв'язок використовується для 'лінеаризації' виходу підсилювача. Підсилювач лінійний, якщо його вихід є точно посиленою копією вводу. Якщо підсилювач не лінійний , вихід спотворюється. Лінійне спотворення - одна з технічних характеристик, яка надається для будь-якого хорошого підсилювача звуку.

Побічним ефектом негативного зворотного зв’язку є те, що в загальних конфігураціях він створює вихід з низьким імпедансом. Незалежно від того, яке навантаження ви підсилюєте на підсилювач, вихідна напруга однакова: вихідна напруга подається на вхід для лінеаризації підсилювача, і це робить вихідну напругу нечутливою до умов навантаження.

Отже: хороші підсилювачі використовують негативний зворотний зв'язок: зворотний зв'язок напруги є загальним: хороші підсилювачі зазвичай мають низький вихідний опір.

Реакція напруги деяких навантажень (особливо динаміків) досить нелінійна і досить чутлива до частоти. З цієї причини підсилювачі з високим імпедансним виходом, тобто підсилювачі струму, деякі аудіо-інженери вважають вищими від аудіо-підсилювачів з низьким імпедансом.

Підсилювачі з високим імпедансом не обов'язково є менш ефективними при передачі живлення в колонки (гучні динаміки по суті звучать краще, ніж м'які динаміки), і не є по суті менш ефективними при передачі потужності від джерела живлення в колонки (електрична потужність в цьому кількість у будь-якому випадку дешева), але ланцюги токових відчуттів завжди були дещо складнішими, трохи дорожчими і дещо менш лінійними, ніж ланцюги почуття напруги.

Бажано мінімізувати ефект навантаження або тоді, коли підсилювач (напруга) використовується для приведення в ланцюг, або коли він керується якоюсь іншою ланкою.