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FAQ 1009017 : インピーダンス整合(Impedance Matching)

電気信号の伝送路で、出力側のインピーダンスと、これを受ける入力側のインピーダンスを一致させることで、この操作をインピーダンス変換と呼びます。反射をなくして効率のよい伝送をするには、重要なことです。入出力双方の実数部Rを合わせ、伝送路を含めて虚数部j(ωL-1/ωC)をゼロにすれば、もっとも効率の良い整合となります。
インピーダンス変換には、次のような手法があります。

(1)抵抗による
高周波回路でLCによる整合をさせる場合、フィルタ回路となるため、共振周波数付近でしか整合できなかったり、過度の利得で不安定になる可能性があります。このようなときには、抵抗による整合が行われます。
低周波回路では、反射が問題になることはなく、低インピーダンスからの出力を高インピーダンスの入力へ接続してもかまいません。逆に、高インピーダンスからの出力を低インピーダンスの入力へ接続すると、過電流による破損やひずみを生じる可能性があります。このようなときには、入力側に直列に抵抗を挿入して、整合が行われます。ただし、エネルギ消費の許容範囲を考慮する必要があります。

(2)コイルとコンデンサによる
LCを組み合わせて整合させるもので、LとCの接続形態で、L型、T型、型などがあります。

(3)トランジスタによる
トランジスタは接地形態によって、入力側と出力側のインピーダンスが異なるので、これを利用してインピーダンス変換ができます。オーディオ・アンプの最終段では、スピーカ(4-32Ωほどの低インピーダンス)を接続するために、コレクタ接地回路(エミッタフォロア回路)がよく採用されます。

接地形態 入力インピーダンス 出力インピーダンス
コレクタ接地
エミッタ接地
ベース接地

(4)トランスによる
トランス(変圧器)は、一般に交流電圧の変換に使用されますが、変成器としてインピーダンス変換にも使用できます。ただし、おもに真空管オーディオ・アンプ(出力インピーダンスが数kΩと高い)にスピーカを接続するために用いられ、最近は見かけなくなりました。

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