Почему в усилителе желательно иметь высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс?

Я узнал, что в идеальном усилителе желательно иметь высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс. Почему именно? Каковы последствия, усилитель имеет противоположный - низкий входной импеданс и высокий выходной импеданс.

Я не совсем понимаю, как импеданс ввода и вывода.

На самом деле, предпосылка вашего вопроса верна только в том случае, если интересующие вас сигналы являются напряжениями. В этом случае, если усилитель не потребляет ток через свой вход (имеет бесконечное или, по крайней мере, очень высокое входное сопротивление), то подключение его к источнику не повлияет на напряжение сигнала, независимо от того, какое сопротивление источника.

Точно так же, когда вы подключаете нагрузку к выходу вашего усилителя, если усилитель имеет нулевой выходной импеданс, напряжение сигнала не изменится, независимо от тока, потребляемого нагрузкой.

Эти свойства значительно упрощают анализ поведения системы в целом.

Однако, если интересующие вас сигналы представляют собой токи, а не напряжения, вы хотите, чтобы ваш усилитель имел нулевой входной импеданс и бесконечный выходной импеданс по тем же причинам.

Идеальный усилитель не должен вообще потреблять ток со своего входа. Предполагая, что усилитель с двумя входами, ток сигнала в обоих входных пробниках равен нулю. Другими словами, входное сопротивление должно быть бесконечным!

$A(v_2-v_1)$

Для реального усилителя входное сопротивление должно быть как можно большим, а выходное сопротивление должно быть как можно ниже!

Упрощенный ответ, касающийся в основном аудио усилителей: -

Аудиоусилитель с низким выходным импедансом может более эффективно подавать на громкоговоритель большую мощность, чем усилитель с более высоким выходным импедансом. Таким образом, вы обнаружите, что аудиоусилители имеют выходные сопротивления, измеренные менее чем через 1 Ом, а во многих случаях в миллиомах.

С другой стороны, слабый и слабый сигнал от (скажем) микрофона не хочет бороться с подачей своего сигнала в усилитель со слишком низким входным сопротивлением - это может (и значительно) ослабить сигнал и потребовать более высокого уровни усиления, чтобы компенсировать, таким образом увеличивая поглощение шума и т. д.

Если, как вы предполагаете, импедансы усилителя мощности звука были изменены на противоположные, это может привести к появлению сигнала громкоговорителя на громкоговорителе и быть неэффективным по мощности до такой степени, что будет значительно нагреваться при генерировании эквивалентного уровня звука из громкоговорителя.

Существуют и другие проблемы с низким входным сопротивлением, заключающиеся в том, что может произойти изменение частотной характеристики некоторых микрофонов. Это также относится к высокому выходному импедансу - электромеханические нюансы динамика могут привести к тому, что некоторые сигналы будут звучать громче, чем они должны быть.

Как в стороне, есть много усилителей , которые действительно имеют довольно низкое входное сопротивление , и они , как правило , в области РФ , где вам нужно соответствовать импедансам для предотвращения отражения сигнала.

Без сомнения, есть и другие примеры, которые я пропустил.

Отрицательная обратная связь используется для «линеаризации» выходного сигнала усилителя. Усилитель является линейным, если его выход является точной усиленной копией входа. Если усилитель не линейный , выход искажен. Линейное искажение является одной из характеристик, которые даны для любого хорошего аудиоусилителя.

Побочным эффектом отрицательной обратной связи является то, что в обычных конфигурациях он создает выход с низким импедансом. Независимо от того, какую нагрузку вы кладете на усилитель, выходное напряжение одинаково: выходное напряжение подается обратно на вход для линеаризации усилителя, и это делает выходное напряжение нечувствительным к условиям нагрузки.

Итак: Хорошие усилители используют отрицательную обратную связь: обычная обратная связь по напряжению: хорошие усилители обычно имеют низкий выходной импеданс.

Отклик напряжения некоторых нагрузок (особенно динамиков) довольно нелинейный и чувствительный к частоте. По этой причине усилители с высоким выходным сопротивлением, то есть усилители с токовым приводом, считаются некоторыми звукоинженерами превосходящими усилители с низким выходным сопротивлением.

Усилители с высоким выходным импедансом не обязательно являются менее эффективными при передаче мощности в динамики (громкоговорители по своей природе звучат лучше, чем мягкие динамики), и по своей сути не менее эффективны при передаче мощности от источника питания в динамики (в этом случае электрическая мощность количество в любом случае дешево), но схемы с измерением тока всегда были немного сложнее, немного дороже и немного менее линейными, чем схемы с измерением напряжения.

Желательно минимизировать эффект нагрузки либо когда усилитель (напряжение) используется для управления цепью, либо когда он управляется какой-либо другой цепью.