प्रतिबाधा मिलान का परिचय और अपने डिजाइन के लिए प्रतिबाधा मिलान ट्रांसफार्मर का उपयोग कैसे करें

यदि आप एक RF डिज़ाइन इंजीनियर हैं या जिसने किसी ने भी वायरलेस रेडियो के साथ काम किया है, तो " प्रतिबाधा मिलान " शब्द को आपको एक से अधिक बार मारा जाना चाहिए। यह शब्द महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सीधे प्रसारण शक्ति और इस प्रकार हमारे रेडियो मॉड्यूल की सीमा को प्रभावित करता है। इस लेख का उद्देश्य आपको यह समझने में मदद करना है कि प्रतिबाधा मिलान मूल बातें से क्या है और यह आपको प्रतिबाधा मिलान ट्रांसफार्मर का उपयोग करके अपने स्वयं के प्रतिबाधा मिलान सर्किट को डिजाइन करने में भी मदद करेगा जो कि सबसे आम तरीका है। तो, चलो में गोता।

प्रतिबाधा मिलान क्या है?

संक्षेप में, प्रतिबाधा मिलान सुनिश्चित करता है कि एक चरण का आउटपुट प्रतिबाधा, जिसे स्रोत कहा जाता है, निम्न चरण के इनपुट प्रतिबाधा के बराबर है, जिसे लोड कहा जाता है । यह मैच अधिकतम बिजली हस्तांतरण और न्यूनतम नुकसान के लिए अनुमति देता है। आप इस अवधारणा को एक शक्ति स्रोत के साथ श्रृंखला में प्रकाश बल्ब के रूप में इसके बारे में सोचकर आसानी से समझ सकते हैं। पहला प्रकाश बल्ब चरण एक (उदाहरण के लिए एक रेडियो ट्रांसमीटर) के लिए आउटपुट प्रतिबाधा है, और दूसरा प्रकाश बल्ब लोड है, या दूसरे शब्दों में, दूसरे बल्ब का इनपुट प्रतिबाधा (एक एंटीना, उदाहरण के लिए) है। हम यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि सबसे अधिक बिजली लोड पर पहुंचाई जाए, हमारे मामले में, इसका मतलब यह होगा कि सबसे अधिक बिजली हवा में संचारित होती है ताकि एक रेडियो स्टेशन को आगे से सुना जा सके। यह अधिकतम पावर ट्रांसफर तब होता है जब स्रोत का आउटपुट प्रतिबाधा लोड के इनपुट प्रतिबाधा के बराबर होता है क्योंकि अगर उत्पादन प्रतिबाधा लोड से बड़ा होता है तो स्रोत में अधिक शक्ति खो जाती है (पहला प्रकाश बल्ब चमकता है)।

स्थायी लहर अनुपात - प्रतिबाधा मिलान का उपाय

एक माप का उपयोग यह परिभाषित करने के लिए किया जाता है कि दो चरणों का मिलान कितनी अच्छी तरह से किया जाता है, इसे SWR (स्टैंडिंग वेव रेशियो) कहा जाता है । यह छोटे वाले की तुलना में बड़े प्रतिबाधा का अनुपात है, 200 R एंटीना में 50 the ट्रांसमीटर 4 SWR देता है, एक NE612 मिक्सर (इनपुट प्रतिबाधा 1500 a) को खिलाने वाला 75 feeding एंटीना सीधे 20 का SWR होगा। A परिपूर्ण मैच, मान लें कि 50 a एंटीना और 50 an रिसीवर 1 का SWR देता है।

रेडियो ट्रांसमीटर में, 1.5 से नीचे के SWR को सभ्य और ऑपरेशन माना जाता है जब SWR 3 से ऊपर होता है, जिसके परिणामस्वरूप बिजली उत्पादन चरण उपकरणों (वैक्यूम ट्यूब या ट्रांजिस्टर) के ओवरहीटिंग के कारण नुकसान हो सकता है । अनुप्रयोगों को प्राप्त करने में, उच्च एसडब्ल्यूआर क्षति का कारण नहीं होगा, लेकिन यह रिसीवर को कम संवेदनशील बना देगा क्योंकि प्राप्त सिग्नल बेमेल और परिणामस्वरूप बिजली हानि के कारण क्षीण हो जाएगा।

चूंकि अधिकांश रिसीवर इनपुट बैंडपास फिल्टर के कुछ रूप का उपयोग करते हैं, इसलिए इनपुट फिल्टर को एंटीना को रिसीवर के इनपुट चरण से मिलान करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। सभी रेडियो ट्रांसमीटर में आउटपुट फिल्टर होते हैं जिनका उपयोग पावर आउटपुट स्टेज को विशिष्ट प्रतिबाधा (आमतौर पर 50 have) से मिलान करने के लिए किया जाता है। कुछ ट्रांसमीटरों में निर्मित एंटीना ट्यूनर होते हैं जिनका उपयोग एंटीना को ट्रांसमीटर से मिलान करने के लिए किया जा सकता है यदि ऐन्टेना का प्रतिबाधा निर्दिष्ट ट्रांसमीटर के आउटपुट प्रतिबाधा से अलग है। यदि कोई एंटीना ट्यूनर नहीं है, तो एक बाहरी मिलान सर्किट का उपयोग करना होगा। बेमेल के कारण बिजली की हानि की गणना करना कठिन है, इसलिए विशेष कैलकुलेटर या एसडब्ल्यूआर हानि तालिकाओं का उपयोग किया जाता है। एक विशिष्ट SWR हानि तालिका नीचे दिखाई गई है

ऊपर SWR तालिका का उपयोग करके, हम बिजली के नुकसान और वोल्टेज के नुकसान की भी गणना कर सकते हैं। लोड प्रतिबाधा स्रोत की तुलना में कम होने पर वोल्टेज बेमेल हो जाता है और लोड प्रतिबाधा स्रोत से अधिक होने पर करंट खो जाता है।

4 SWR के साथ 200 Ω एंटीना के साथ हमारा 50 4 ट्रांसमीटर अपनी 36% शक्ति खो देगा, जिसका अर्थ है कि एंटीना की 50 50 प्रतिबाधा होने की तुलना में 36% कम बिजली एंटीना को दी जाएगी। खोई हुई शक्ति को ज्यादातर स्रोत में ही विसर्जित किया जाएगा, जिसका अर्थ है कि अगर हमारा ट्रांसमीटर 100W को बाहर कर रहा है, तो गर्मी के रूप में 36W अतिरिक्त रूप से उसमें घुल जाएगा। यदि हमारा 50 our ट्रांसमीटर 60% कुशल था, तो 50 W के एंटीना में 100 W प्रसारित करने पर यह 66 W का प्रसार करेगा। जब 200, एंटीना से जुड़ा होता है, तो यह अतिरिक्त 36 डब्ल्यू को नष्ट कर देगा ताकि ट्रांसमीटर में गर्मी के रूप में खोई गई कुल शक्ति 102 डब्ल्यू हो। ट्रांसमीटर में फैलने वाली बिजली की वृद्धि न केवल इसका मतलब है कि एंटीना द्वारा पूरी शक्ति का उत्सर्जन नहीं किया जा रहा है लेकिन हमारे ट्रांसमीटर को भी नुकसान का खतरा है क्योंकि यह 66 डब्ल्यू के बजाय 102 डब्ल्यू को नष्ट कर देता है, इसके साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

75Ω ऐन्टेना के मामले में, NE612 IC के 1500 of इनपुट को खिलाते हुए, हम सत्ता से गर्मी के रूप में खोए जाने से चिंतित नहीं हैं, लेकिन बढ़े हुए सिग्नल स्तर के बारे में जो प्रतिबाधा मिलान के उपयोग से प्राप्त किया जा सकता है। मान लें कि एंटीना में 13nW आरएफ प्रेरित है। 75 a प्रतिबाधा के साथ, 13nW 1 mV देता है - हम उसे अपने 1500। लोड से मेल खाना चाहते हैं। मिलान सर्किट के बाद आउटपुट वोल्टेज की गणना करने के लिए, हमें प्रतिबाधा के अनुपात को जानना होगा, हमारे मामले में, 1500 20/75 Ω = 20। वोल्टेज अनुपात (ट्रांसफार्मर में अनुपात बदल जाता है) प्रतिबाधा अनुपात के वर्गमूल के बराबर है, इसलिए.720.8.7। इसका मतलब है कि आउटपुट वोल्टेज 8.7 गुना बड़ा होगा, इसलिए यह 8.7 एमवी के बराबर होगा। मैचिंग सर्किट ट्रांसफार्मर की तरह काम करते हैं।

चूंकि मिलान सर्किट में प्रवेश करने वाली शक्ति और छोड़ने वाली शक्ति समान है (माइनस लॉस), आउटपुट चालू 8.7 के कारक द्वारा इनपुट एक से कम होगा, लेकिन आउटपुट वोल्टेज बड़ा होगा। अगर हम एक उच्च प्रतिबाधा से कम एक से मेल खाते हैं तो हमें कम वोल्टेज मिलेगा लेकिन एक उच्च धारा।

प्रतिबाधा मिलान ट्रांसफार्मर

इम्पेडेंस मैचिंग ट्रांसफॉर्मर्स नामक विशेष ट्रांसफॉर्मर का उपयोग प्रतिबाधा से मिलान करने के लिए किया जा सकता है। प्रतिबाधा मिलान उपकरणों के रूप में ट्रांसफार्मर का मुख्य लाभ यह है कि उनके पास ब्रॉडबैंड है, जिसका अर्थ है कि वे कई प्रकार की आवृत्तियों के साथ काम कर सकते हैं। शीट स्टील कोर का उपयोग करने वाले ऑडियो ट्रांसफॉर्मर, जैसे कि वैक्यूम ट्यूब एम्पलीफायर सर्किट में उपयोग किए जाने वाले स्पीकर के कम प्रतिबाधा के लिए ट्यूब के उच्च प्रतिबाधा से मेल खाने के लिए, 20 हर्ट्ज से 20 किलोहर्ट्ज़ की बैंडविड्थ होती है, आरएफ ट्रांसफॉर्मर फाइटाइट या एयर कोर का उपयोग करके बनाया जा सकता है। 1MHz-30MHz के बैंडविंड हैं।

ट्रांसफॉर्मर का उपयोग प्रतिबाधा मिलान उपकरणों के रूप में किया जा सकता है, क्योंकि उनके घुमाव का अनुपात उस प्रतिबाधा को बदलता है जो स्रोत "देखता है"। यदि आप ट्रांसफॉर्मर के लिए पूरी तरह से नए हैं, तो आप ट्रांसफार्मर लेख के इस मूल की भी जांच कर सकते हैं। यदि हमारे पास 1: 4 के अनुपात के साथ एक ट्रांसफार्मर है, तो इसका मतलब है कि यदि प्राथमिक में 1V एसी लागू किया गया था, तो हमारे पास आउटपुट पर 4V एसी होगा। यदि हम आउटपुट में 4 we रेज़र जोड़ते हैं, तो धारा का 1A द्वितीयक में प्रवाहित होगा, प्राथमिक में धारा बारी के अनुपात से गुणा किए गए द्वितीयक वर्तमान के बराबर है (विभाजित यदि ट्रांसफार्मर एक स्टेप-डाउन प्रकार का था, तो मुख्य रूप से) ट्रांसफार्मर), इसलिए 1 ए * 4 = 4 ए। यदि हम प्रतिबाधा निर्धारित करने के लिए that के नियम का उपयोग करते हैं जो ट्रांसफार्मर हमारे पास 1V / 4A = 0.25 connected सर्किट में प्रस्तुत करता है, जबकि हमने मिलान ट्रांसफार्मर के बाद 4Ω लोड कनेक्ट किया था। प्रतिबाधा अनुपात 0.25Ω से 4ed या 1 भी है:16. इसके साथ गणना भी की जा सकती हैप्रतिबाधा अनुपात सूत्र:

(n _A / n _B) _B = r _i

जहाँ n _A अधिक घुमावों के साथ घुमावदार पर प्राथमिक घुमावों की संख्या है, n _B घुमावदार घुमावों की संख्या कम घुमावों वाली संख्या है, और r _i प्रतिबाधा अनुपात है। इस तरह प्रतिबाधा मिलान होता है।

यदि हम ओम कानून का फिर से उपयोग करते हैं, लेकिन अब प्राथमिक में बहने वाली शक्ति की गणना करने के लिए, हमारे पास 1V * 4A = 4W होगा, तो माध्यमिक में हमारे पास 4V * 1A = 4W होगा। इसका मतलब है कि हमारी गणना सही है, कि ट्रांसफॉर्मर और अन्य प्रतिबाधा मिलान सर्किट खिलाए गए से अधिक शक्ति नहीं देते हैं। यहां कोई मुफ्त ऊर्जा नहीं है।

एक प्रतिबाधा मिलान ट्रांसफार्मर का चयन कैसे करें

ट्रांसफॉर्मर मिलान सर्किट का उपयोग तब किया जा सकता है जब बैंडपास फ़िल्टरिंग की आवश्यकता होती है, उपयोग की आवृत्ति पर माध्यमिक के अधिष्ठापन के साथ गुंजयमान होना चाहिए। ट्रांसफार्मर के प्रतिबाधा मिलान उपकरण के रूप में मुख्य पैरामीटर हैं:

• प्रतिबाधा अनुपात या अधिक सामान्यतः कहा गया अनुपात (n)
• प्राथमिक प्रेरण
• माध्यमिक प्रेरण
• प्राथमिक बाधा
• माध्यमिक प्रतिबाधा
• स्व-गुंजयमान आवृत्ति
• ऑपरेशन की न्यूनतम आवृत्ति
• ऑपरेशन की अधिकतम आवृत्ति
• घुमावदार विन्यास
• हवा की खाई और अधिकतम की उपस्थिति। दिष्ट विद्युत धारा
• मैक्स। शक्ति

प्राथमिक मोड़ संख्या पर्याप्त होनी चाहिए, इसलिए ट्रांसफार्मर की प्राथमिक घुमाव में प्रतिक्रिया (यह एक कुंडल है) ऑपरेशन के सबसे कम आवृत्ति पर स्रोत के उत्पादन प्रतिबाधा से चार गुना है।

माध्यमिक टर्न संख्या प्राथमिक पर घुमावों की संख्या के बराबर होती है, जो प्रतिबाधा अनुपात के वर्गमूल द्वारा विभाजित होती है।

हमें यह भी जानना होगा कि कोर प्रकार और आकार का उपयोग करने के लिए, विभिन्न कोर अलग-अलग आवृत्तियों में अच्छे काम करते हैं, जिसके बाहर वे नुकसान का प्रदर्शन करते हैं।

कोर आकार कोर के माध्यम से बहने वाली शक्ति पर निर्भर करता है, क्योंकि प्रत्येक कोर नुकसान का प्रदर्शन करता है और बड़े कोर इन नुकसानों को बेहतर ढंग से फैला सकते हैं और आसानी से चुंबकीय संतृप्ति और अन्य अवांछित चीजों का प्रदर्शन नहीं करते हैं।

यदि डीसी चालू का उपयोग स्टील के टुकड़े टुकड़े से किया जाता है, जैसे कि मुख्य ट्रांसफार्मर में, तो डीसी करंट ट्रांसफार्मर के किसी भी घुमाव से होकर गुजरेगा।

ट्रांसफार्मर मिलान सर्किट - उदाहरण

उदाहरण के लिए, हमें एक रिसीवर में 3MHz से 30MHz की आवृत्ति रेंज में 1500 a लोड के लिए 50 a स्रोत से मेल करने के लिए एक ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है। हमें पहले यह जानना होगा कि हमें किस कोर की आवश्यकता होगी क्योंकि यह एक रिसीवर है जो ट्रांसफार्मर से बहुत कम बिजली प्रवाहित होगी, इसलिए कोर का आकार छोटा हो सकता है। इस एप्लिकेशन में एक अच्छा कोर FT50-75 होगा। निर्माता के अनुसार, यह एक ब्रॉडबैंड ट्रांसफॉर्मर के रूप में आवृत्ति रेंज 1MHz से 50MHz है, इस एप्लिकेशन के लिए काफी अच्छा है।

अब हमें प्राथमिक घुमावों की गणना करने की आवश्यकता है, हमें स्रोत प्रतिक्रिया प्रतिबाधा से 4 गुना अधिक तक प्राथमिक प्रतिक्रिया की आवश्यकता है, इसलिए 200 the। 3 मेगाहर्ट्ज की न्यूनतम ऑपरेटिंग आवृत्ति पर, 10.6uH के प्रारंभकर्ता में 200 Ω प्रतिक्रिया होती है। एक ऑनलाइन कैलकुलेटर का उपयोग करके हम गणना करते हैं कि हमें 16uH, 10.6uH से थोड़ा ऊपर पाने के लिए तार के 2 घुमावों की आवश्यकता है, लेकिन इस मामले में, इसके लिए छोटे होने की तुलना में बड़ा होना बेहतर है। 50 50 से 1500 1500 30 का प्रतिबाधा अनुपात देता है। चूँकि मुड़ने का अनुपात वर्ग अनुपात का अनुपात है जो हमें लगभग 5.5 प्राप्त होता है, इसलिए प्रत्येक प्राथमिक मोड़ के लिए हमें माध्यमिक स्तर पर 1500 to बनाने के लिए 5.5 सेकंड की आवश्यकता होती है जैसे 50Ω स्रोत। चूँकि हमारे पास प्राथमिक पर 2 मोड़ हैं, हमें द्वितीयक पर 2 * 5.5 मोड़ चाहिए, अर्थात 11 मोड़। तार के व्यास को 3 ए / 1 मिमी ² का पालन करना चाहिए नियम (वायर क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र के प्रत्येक वर्ग मिलीमीटर प्रति प्रवाह 3 ए की अधिकतम)।

ट्रांसफॉर्मर मिलान का उपयोग अक्सर बैंडपास फिल्टर में किया जाता है, जो एंटेना और मिक्सर के कम प्रतिबाधाओं के प्रतिध्वनि सर्किट से मेल खाता है । सर्किट को लोड करने में प्रतिबाधा जितनी अधिक होती है, बैंडविड्थ उतनी ही अधिक होती है और Q. यदि हम एक प्रतिध्वनि सर्किट को सीधे एक कम प्रतिबाधा से जोड़ते हैं तो बैंडविड्थ उपयोगी होने के लिए अक्सर बहुत बड़ी होगी। गुंजयमान सर्किट में L1 का माध्यमिक और पहला 220 pF संधारित्र और L2 का प्राथमिक और दूसरा 220 pF संधारित्र होता है।

ऊपर की छवि एक ट्रांसफॉर्मर को एक वैक्यूम ट्यूब ऑडियो पावर एम्पलीफायर में इस्तेमाल करती है जो कि पीएल 841 ट्यूब के 3000 imp आउटपुट प्रतिबाधा को 4। स्पीकर से मिलान करने के लिए उपयोग करती है। 1000 pF C67 उच्च श्रव्य आवृत्तियों पर बजने से रोकता है।

प्रतिबाधा संतुलन के लिए ऑटोट्रांसफॉर्मर मिलान

Autotransformer मिलान सर्किट का एक संस्करण है ट्रांसफार्मर मिलान सर्किट, जहां दो घुमावदार एक साथ एक दूसरे के ऊपर पर जुड़े हुए हैं। यह आम तौर पर आईएफ फिल्टर इंडिकेटर्स में उपयोग किया जाता है, एक साथ ट्रांसफार्मर से आधार से मेल खाता है, जहां यह ट्रांजिस्टर के निचले प्रतिबाधा को उच्च प्रतिबाधा से मेल खाने के लिए उपयोग किया जाता है जो ट्यूनिंग सर्किट को कम लोड करता है और छोटे बैंडविड्थ की अनुमति देता है और इसलिए अधिक चयनात्मकता। उन्हें डिजाइन करने की प्रक्रिया व्यावहारिक रूप से एक ही है, जिसमें प्राथमिक पर घुमावों की संख्या कुंडल के नल से "ठंड" या ग्राउंडेड एंड के बराबर होती है और द्वितीयक पर मोड़ की संख्या समान होने के साथ नल और "गर्म" अंत या लोड से जुड़े अंत के बीच घुमावों की संख्या।

उपरोक्त छवि एक ऑटोट्रांसफॉर्मर मिलान सर्किट दिखाती है। सी वैकल्पिक है यदि उपयोग की आवृत्ति पर यह एल के अधिष्ठापन के साथ गुंजयमान होना चाहिए। इस तरह सर्किट भी फ़िल्टरिंग प्रदान करता है।

यह छवि एक ऑटोट्रांसफॉर्मर और एक IF ट्रांसफार्मर में उपयोग किए जाने वाले ट्रांसफॉर्मर को दर्शाती है। ऑटोट्रांसफ़ॉर्मर का उच्च प्रतिबाधा C17 से जुड़ता है, यह संधारित्र पूरे घुमावदार के साथ एक गुंजयमान सर्किट बनाता है। चूंकि यह संधारित्र ऑटोट्रांसफॉर्मर के उच्च प्रतिबाधा छोर से जुड़ता है, इसलिए ट्यून सर्किट को लोड करने वाला प्रतिरोध अधिक होता है, इसलिए सर्किट Q बड़ा होता है और IF बैंडविड्थ कम हो जाता है, जिससे चयनात्मकता और संवेदनशीलता में सुधार होता है। ट्रांसफॉर्मर मिलान जोड़े डायोड के लिए प्रवर्धित संकेत।

उन्होंने कहा कि इस तरह की घटनाओं को रोकने के लिए सरकार ने कई कदम उठाए हैं।

एक ट्रांजिस्टर पावर एम्पलीफायर में प्रयुक्त ऑटोट्रांसफॉर्मर मिलान, यह 75 the एंटीना के लिए ट्रांजिस्टर के 12 ed आउटपुट प्रतिबाधा से मेल खाता है। C55 ऑटोट्रांसफॉर्मर के उच्च प्रतिबाधा अंत के समानांतर में जुड़ा हुआ है, एक गुंजयमान सर्किट बनाता है जो हार्मोनिक्स को फ़िल्टर करता है।