Входное и выходное сопротивление каскада

Любой реальный источник имеет выходное сопротивление, а вход следующего каскада — конечное входное сопротивление. Вместе они образуют делитель, поэтому подключение измерителя или нагрузки способно изменить сигнал. Идея согласования зависит от задачи: для передачи напряжения обычно хотят высокий Rin и низкий Rout, а для линий передачи и максимальной мощности применяют другие правила.

Входное сопротивление показывает, какой ток потребляет вход при заданном напряжении. Выходное сопротивление показывает, насколько выходное напряжение меняется с нагрузкой. Эти параметры помогают объяснить, почему хороший сигнал без нагрузки «проседает» после подключения устройства.

• Для напряженческого каскада обычно Rin следующего узла делают намного больше Rout предыдущего.
• Источник с Rout и нагрузка Rload образуют делитель напряжения.
• Выходное сопротивление можно оценить по изменению напряжения при известной нагрузке.
• Входное сопротивление может зависеть от частоты из-за ёмкостей.
• Измерительный прибор тоже является нагрузкой с собственными Rin и Cin.

Если источник имеет открытое напряжение Voc и Rout, то Uload=Voc·Rload/(Rout+Rload). При Rload≫Rout падение мало. Если сопротивления сопоставимы, напряжение заметно уменьшается.

Для ВЧ-линий цель может быть иной: согласование с характеристическим сопротивлением уменьшает отражения. Поэтому правило «Rin должно быть огромным» применимо не к любой системе, а к типичному низкочастотному напряженческому каскаду.

Исследуйте один источник с последовательным резистором как модель Rout и меняйте нагрузку.

1. Измерьте напряжение холостого хода.
2. Подключите большую нагрузку и измерьте изменение.
3. Уменьшайте Rload и сравнивайте с расчётом делителя.
4. По двум измерениям оцените Rout модели.
5. Подключите осциллограф и мультиметр к высокоомному узлу и обсудите их влияние.

• Считать вход прибора бесконечным сопротивлением.
• Игнорировать Rout генератора 50 Ом при точных измерениях амплитуды.
• Применять правило максимальной передачи мощности к обычным межкаскадным напряженческим связям.
• Оценивать Rin только по DC и забывать про входную ёмкость.

Если сигнал исчезает после подключения следующего каскада, отключите нагрузку и сравните. Затем оцените Rin, токи смещения и возможное повреждение входа. Так можно отличить проблему источника от перегрузки.

Входное и выходное сопротивления связывают каскады в единую систему. Они объясняют загрузку, потерю амплитуды и влияние измерительных приборов.