Empedans uygunluğu (impedance matching) elektronikte maksimum güç transferi için gereken kaynak ve yük empedansları arsındaki ilişkidir. Fizikte hemen hemen daima üretilen gücün yüke en yüksek verim ile aktarılması yani maksimum güç transferi yapılması hedeflenir. Elektronik devrelerde maksimum güç transferi için, yük empedansı kaynağa göre ayarlanır.
Tipik üreteçler
Doğrusal elemanların kullanıldığı bir devrede üreteç ideal bir gerilim kaynağı ve seri bağlı bir iç empedans olarak gösterilir.
İdeal gerilim kaynağının iki ucu arasındaki gerilimin bir bölümü iç empedans üzerinde bir bölümü de yük üzerinde, yani devrenin eşdeğer empedansı üzerinde düşer.
Direnç devreleri
Alçak frekansta genellikle üretecin iç empedansı ve yük tamamıyla rezistif kabul edilebilir. Üreteç iç direnci r ile ve bütün devre elemanlarının eşdeğer direnci R ile gösterilirse, devreden geçen akım Ohm yasasına göre;
olarak bulunur.
Yük üzerinde düşen gerilim,
Yük üzerinde harcanan güç ise
Direnç devrelerinde maksimum güç kriteri
İç direnç üretecin bir iç özelliğidir. Devre tasarımsısı, eşdeğer yük direncini (R ) ayarlayarak, maksimum güç transferini sağlamalıdır. Yukarıdaki eşitliklerde R değerinin çok büyük olmasının akımı, çok küçük olmasının ise, yük üzerinde düşen gerilimi düşürdüğü açıkça görülmektedir.
Şu halde R parametresine bağlı olarak en uygun transfer için P-R karakteristiğinde maksimum nokta bulunmalıdır. Güç transferi R direncine bağlı olduğuna göre, gücün maksimum olduğu noktada ;
olmalıdır.
Bu ifade 0 a eşitlendiğinde;
Bir başka deyişle, maksimum güç transferi için eş değer yük direnci iç dirence eşit olmalıdır.
Reaktif devreler
Yüksek frekanslarda gerek üreteç ve gerekse yükün reaktif bileşenleri de hesaba katılır. Ayrıca sanal gücü sıfırlamak için, yükün empedansı üreteç iç empedansının eşleniğine eşit olmalıdır. (eşlenik) Üreteç iç empedansı z, yük eşdeğer empedansı Z ise,
Bu durumda devrenin güç transferi yukarıda direnç devreleri için hesaplandığı gibi hesaplanır.
Yansıma
Yüksek frekansta empedans uygunluğu güç verimsizliğinin yanı sıra, bir başka soruna daha yol açar. Şayet elektromanyetik sinyalin dalga boyu kullanılan cihaz ve devrelerin fiziki boyutu ile karşılaştırılacak kadar kısa ise (yani frekansı yüksekse), empedans uygunsuzluğu yükten kaynağa doğru bir yansıma sonucunu doğurur. Genellikle üreteçlerin çıkışları yansımalara karşı korumasız olduğundan, bu durum üreteç arızalarına yol açabilir.
Ölçü aletlerinde empedans uygunluğu
Elektrik ve elektronikte üç tür ölçü yapılabilir.
Şayet akım ölçülüyorsa (ampermetre), ölçü aleti devreye seri olarak girmelidir. Ancak seri ölçü aletinin iç direnci devrenin eşdeğer direncini yükselterek, akımın olduğundan düşük okunması sonucunu doğurabilir. Bu sebepten, akım ölçen ölçü aletinin iç direnci çok düşük (ideal olarak 0) olmalıdır.
Şayet gerilim ölçülüyorsa (voltmetre), ölçü aleti devreye paralel girmelidir. Ancak paralel ölçü aletinin iç direnci devrenin eşdeğer direncini düşürerek, gerilimin olduğundan düşük okunması sonucunu doğurabilir. Bu sebepten gerilim ölçen ölçü altinin iç direnci çok yüksek (ideal olarak ∞ ) olmalıdır.
Ama bazen de, ölçü aletleri yük yerine kullanılırlar. Devrelerde yük empedansları 50 Ω, 75 Ω, 600 Ω gibi değerlere sahip olabilir. Bazı ölçü aletlerinin girişinde bu değerlere sahip empedans seçiciler vardır. Ölçü yapılırken, yük empedansına eşit bir empedans seçilmelidir. Şayet ölçü aletinin giriş empedans seçicisi yoksa, bu durumda ölçü aletine paralel bir empedans bağlanır. Aksi takdirde, ölçüm sonucu (aşağıdaki örnekte görüldüğü gibi) yanlış olur.
Ölçü aletiyle ilgili örnek
Bir üretecin iç direnci 50 Ω dur. Maksimum güç transferi için yük eşdeğer direnci de 50 Ω dur. Yük girişinde 2 volt vardır. Yük yerine osiloskop gibi giriş empedans seçicisi olan bir ölçü aleti bağlanmıştır. Giriş empedansı 50 Ω ve 1 M Ω (1 000 000 Ω ) konumlarında osilaskopta şu değerler okunur:
Giriş seçicisi 50 Ω iken okunan değer 2 volttur. Çünkü kaynak açısından, 50 Ω luk yük ile 50 Ω osilaskop arasında fark yoktur.
Ancak osilaskop giriş seçicisi 1 M Ω olduğu zaman, devrede akan akım hemen hemen sıfırlanır ve osilaskobun iç direnci üzerinde hiç gerilim düşümü olmaz. Dolayısıyla 50 Ω konumundayken, yarısı iç direnç üzerinde düşen gerilimin tamamı osilaskop üzerinde düşer ve osilaskopta 2 volt yerine 4 volt okunur. Görüldüğü gibi, ölçü aleti yük yerine bağlandığında, ölçü aleti giriş direncini yük direncinden farklı seçmek ölçü hatasına yol açmaktadır.
Ayrıca bakınız
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Empedans uygunlugu impedance matching elektronikte maksimum guc transferi icin gereken kaynak ve yuk empedanslari arsindaki iliskidir Fizikte hemen hemen daima uretilen gucun yuke en yuksek verim ile aktarilmasi yani maksimum guc transferi yapilmasi hedeflenir Elektronik devrelerde maksimum guc transferi icin yuk empedansi kaynaga gore ayarlanir Tipik ureteclerDogrusal elemanlarin kullanildigi bir devrede uretec ideal bir gerilim kaynagi ve seri bagli bir ic empedans olarak gosterilir Ideal gerilim kaynaginin iki ucu arasindaki gerilimin bir bolumu ic empedans uzerinde bir bolumu de yuk uzerinde yani devrenin esdeger empedansi uzerinde duser Direnc devreleriUretec ve yuk V ideal kaynak gerilimi r uretecin ic direnci ve R de yukun esdeger direnci Alcak frekansta genellikle uretecin ic empedansi ve yuk tamamiyla rezistif kabul edilebilir Uretec ic direnci r ile ve butun devre elemanlarinin esdeger direnci R ile gosterilirse devreden gecen akim Ohm yasasina gore I Vr R displaystyle mathbf I frac V r R olarak bulunur Yuk uzerinde dusen gerilim Vy I R V Rr R displaystyle mathbf V y I cdot R frac V cdot R r R Yuk uzerinde harcanan guc ise P V2 R r R 2 displaystyle mathbf P frac V 2 cdot R r R 2 Direnc devrelerinde maksimum guc kriteriIc direnc uretecin bir ic ozelligidir Devre tasarimsisi esdeger yuk direncini R ayarlayarak maksimum guc transferini saglamalidir Yukaridaki esitliklerde R degerinin cok buyuk olmasinin akimi cok kucuk olmasinin ise yuk uzerinde dusen gerilimi dusurdugu acikca gorulmektedir Su halde R parametresine bagli olarak en uygun transfer icin P R karakteristiginde maksimum nokta bulunmalidir Guc transferi R direncine bagli olduguna gore gucun maksimum oldugu noktada dPdR 0 displaystyle frac dP dR 0 olmalidir dPdR V2 1 r R 2 2 R r R 3 displaystyle frac dP dR V 2 cdot frac 1 r R 2 frac 2 cdot R r R 3 Bu ifade 0 a esitlendiginde R r displaystyle mathbf R r Bir baska deyisle maksimum guc transferi icin es deger yuk direnci ic dirence esit olmalidir Reaktif devrelerYuksek frekanslarda gerek uretec ve gerekse yukun reaktif bilesenleri de hesaba katilir Ayrica sanal gucu sifirlamak icin yukun empedansi uretec ic empedansinin eslenigine esit olmalidir eslenik Uretec ic empedansi z yuk esdeger empedansi Z ise Z z displaystyle mathbf Z overline z Bu durumda devrenin guc transferi yukarida direnc devreleri icin hesaplandigi gibi hesaplanir YansimaYuksek frekansta empedans uygunlugu guc verimsizliginin yani sira bir baska soruna daha yol acar Sayet elektromanyetik sinyalin dalga boyu kullanilan cihaz ve devrelerin fiziki boyutu ile karsilastirilacak kadar kisa ise yani frekansi yuksekse empedans uygunsuzlugu yukten kaynaga dogru bir yansima sonucunu dogurur Genellikle ureteclerin cikislari yansimalara karsi korumasiz oldugundan bu durum uretec arizalarina yol acabilir Olcu aletlerinde empedans uygunluguElektrik ve elektronikte uc tur olcu yapilabilir Sayet akim olculuyorsa ampermetre olcu aleti devreye seri olarak girmelidir Ancak seri olcu aletinin ic direnci devrenin esdeger direncini yukselterek akimin oldugundan dusuk okunmasi sonucunu dogurabilir Bu sebepten akim olcen olcu aletinin ic direnci cok dusuk ideal olarak 0 olmalidir Sayet gerilim olculuyorsa voltmetre olcu aleti devreye paralel girmelidir Ancak paralel olcu aletinin ic direnci devrenin esdeger direncini dusurerek gerilimin oldugundan dusuk okunmasi sonucunu dogurabilir Bu sebepten gerilim olcen olcu altinin ic direnci cok yuksek ideal olarak olmalidir Ama bazen de olcu aletleri yuk yerine kullanilirlar Devrelerde yuk empedanslari 50 W 75 W 600 W gibi degerlere sahip olabilir Bazi olcu aletlerinin girisinde bu degerlere sahip empedans seciciler vardir Olcu yapilirken yuk empedansina esit bir empedans secilmelidir Sayet olcu aletinin giris empedans secicisi yoksa bu durumda olcu aletine paralel bir empedans baglanir Aksi takdirde olcum sonucu asagidaki ornekte goruldugu gibi yanlis olur Olcu aletiyle ilgili ornekBir uretecin ic direnci 50 W dur Maksimum guc transferi icin yuk esdeger direnci de 50 W dur Yuk girisinde 2 volt vardir Yuk yerine osiloskop gibi giris empedans secicisi olan bir olcu aleti baglanmistir Giris empedansi 50 W ve 1 M W 1 000 000 W konumlarinda osilaskopta su degerler okunur Giris secicisi 50 W iken okunan deger 2 volttur Cunku kaynak acisindan 50 W luk yuk ile 50 W osilaskop arasinda fark yoktur Ancak osilaskop giris secicisi 1 M W oldugu zaman devrede akan akim hemen hemen sifirlanir ve osilaskobun ic direnci uzerinde hic gerilim dusumu olmaz Dolayisiyla 50 W konumundayken yarisi ic direnc uzerinde dusen gerilimin tamami osilaskop uzerinde duser ve osilaskopta 2 volt yerine 4 volt okunur Goruldugu gibi olcu aleti yuk yerine baglandiginda olcu aleti giris direncini yuk direncinden farkli secmek olcu hatasina yol acmaktadir Ayrica bakinizOhm yasasi Yansima Elektronik