I. หลักการพื้นฐานของการจับคู่อิมพีแดนซ์
1. วงจรความต้านทานบริสุทธิ์
ฟิสิกส์และไฟฟ้าได้บอกถึงปัญหาดังกล่าว: ความต้านทานของเครื่องใช้ไฟฟ้า R, เชื่อมต่อกับศักย์ E, ความต้านทานภายในของก้อนแบตเตอรี่ r, กำลังไฟฟ้าออกของแหล่งจ่ายไฟสูงสุดในสภาวะใด เมื่อความต้านทานภายนอกเท่ากับความต้านทานภายใน กำลังไฟฟ้าที่ส่งออกจากแหล่งจ่ายไฟไปยังวงจรภายนอกจะมีค่าสูงสุด ซึ่งเป็นการจับคู่กำลังของวงจรความต้านทานบริสุทธิ์ หากแทนที่ด้วยวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ วงจรเดียวกันจะต้องเป็นไปตาม R=r ของวงจรเงื่อนไขนี้ด้วยจึงจะจับคู่ได้
2. วงจรรีแอกแตนซ์
วงจรรีแอกแตนซ์มีความซับซ้อนมากกว่าวงจรตัวต้านทานบริสุทธิ์ นอกจากตัวต้านทานแล้ว ยังมีตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำในวงจรอีกด้วย ส่วนประกอบและทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ต่ำหรือความถี่สูง ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ อิมพีแดนซ์ของความต้านทาน ความจุ และความเหนี่ยวนำต่อไฟฟ้ากระแสสลับเรียกว่า อิมพีแดนซ์ ซึ่งระบุด้วยตัวอักษร Z ในหมู่พวกเขา ความจุและความเหนี่ยวนำต่อความต้านทานของไฟฟ้ากระแสสลับ ตามลำดับ เรียกว่า ความต้านทานตัวเก็บประจุ และ ความต้านทานอุปนัย และ นอกจากค่าความจุและค่าความเหนี่ยวนำแล้ว ค่าของความต้านทานค่าความจุและค่าความเหนี่ยวนำยังสัมพันธ์กับขนาดของความถี่ของกระแสสลับในที่ทำงาน เป็นที่น่าสังเกตว่าในวงจรรีแอกแตนซ์ ค่าของความต้านทาน R ค่าความเหนี่ยวนำและค่าความจุไม่สามารถคำนวณได้ด้วยวิธีผลรวมเลขคณิตอย่างง่าย แต่ใช้วิธีสามเหลี่ยมอิมพีแดนซ์ ดังนั้น วงจรรีแอกแตนซ์จึงมีความซับซ้อนในการจับคู่มากกว่าวงจรความต้านทานบริสุทธิ์ นอกจากองค์ประกอบตัวต้านทานของวงจรอินพุตและเอาท์พุตจะต้องเท่ากันแล้ว ยังต้องมีส่วนประกอบรีแอกแตนซ์ที่มีขนาดเท่ากันและมีเครื่องหมายตรงกันข้ามด้วย (การจับคู่คอนจูเกต) ; หรือส่วนประกอบตัวต้านทานและรีแอกแตนซ์มีค่าเท่ากัน (การจับคู่แบบไม่สะท้อนแสง) ค่ารีแอกแตนซ์ X คือความแตกต่างระหว่างความต้านทานแบบเหนี่ยวนำ XL และความต้านทานแบบเก็บประจุ XC (สำหรับวงจรอนุกรมเท่านั้น หากวงจรขนานมีความซับซ้อนในการคำนวณมากกว่า) ตรงตามเงื่อนไขข้างต้น เรียกว่า การจับคู่อิมพีแดนซ์ คือ โหลดที่สามารถรับกำลังสูงสุดได้
กุญแจสำคัญในการจับคู่อิมพีแดนซ์คืออิมพีแดนซ์เอาต์พุตของสเตจด้านหน้าจะเท่ากับอิมพีแดนซ์อินพุตของสเตจด้านหลัง อิมพีแดนซ์อินพุตและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทุกระดับ เครื่องมือวัดต่างๆ และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ดังนั้นอิมพีแดนซ์อินพุตและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตคืออะไร อิมพีแดนซ์อินพุตคืออิมพีแดนซ์ของวงจรไปยังแหล่งสัญญาณ
ตัวอย่างเช่น:ยิ่งอิมพีแดนซ์อินพุตสูง (เรียกว่าความไวต่อแรงดันไฟฟ้า) ของบล็อกแรงดันไฟฟ้าในมัลติมิเตอร์ การแบ่งวงจรไปยังวงจรที่ทดสอบมีขนาดเล็กลง ข้อผิดพลาดในการวัดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น และยิ่งอิมพีแดนซ์อินพุตของบล็อกกระแสต่ำลง การแบ่งแรงดันของวงจรที่ทดสอบก็จะยิ่งน้อยลง และทำให้ข้อผิดพลาดในการวัดยิ่งน้อยลง สำหรับเพาเวอร์แอมป์ เมื่ออิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแหล่งสัญญาณเท่ากับอิมพีแดนซ์อินพุตของวงจรแอมพลิฟายเออร์ จะเรียกว่าการจับคู่อิมพีแดนซ์ จากนั้นวงจรแอมพลิฟายเออร์จะได้รับพลังงานสูงสุดที่เอาต์พุต อิมพีแดนซ์เอาต์พุตคืออิมพีแดนซ์ของวงจรที่พูดกับโหลด
ตัวอย่างเช่น:แหล่งจ่ายแรงดันต้องการอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ ในขณะที่แหล่งกระแสต้องการอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูง สำหรับวงจรขยาย ค่าของอิมพีแดนซ์เอาต์พุตบ่งชี้ความสามารถในการรับภาระ โดยปกติแล้ว หากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตมีขนาดเล็ก ความสามารถในการรับภาระก็จะแข็งแกร่ง หากไม่สามารถจับคู่อิมพีแดนซ์เอาต์พุตและโหลดได้ สามารถเพิ่มหม้อแปลงหรือวงจรเครือข่ายเพื่อให้เข้าคู่กันได้ ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงเอาต์พุตมักจะเชื่อมต่อระหว่างเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์และลำโพง และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงจะตรงกับอิมพีแดนซ์หลักของหม้อแปลง และอิมพีแดนซ์รองของหม้อแปลงจะตรงกับอิมพีแดนซ์ของลำโพง หม้อแปลงแปลงอัตราส่วนอิมพีแดนซ์ตามอัตราส่วนรอบของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จริง มักจะพบแหล่งสัญญาณและวงจรขยายหรือวงจรขยาย และอิมพีแดนซ์โหลดไม่เท่ากับกรณี ดังนั้นจึงไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรง วิธีแก้ไขคือเพิ่มวงจรจับคู่หรือเครือข่ายที่ตรงกันระหว่างกัน หมายเหตุสุดท้าย การจับคู่อิมพีแดนซ์ใช้ได้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น เนื่องจากกำลังของสัญญาณที่ส่งในวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นอ่อนแออยู่แล้ว จึงจำเป็นต้องจับคู่เพื่อเพิ่มกำลังขับ ในวงจรไฟฟ้า โดยทั่วไปจะไม่พิจารณาการจับคู่ มิฉะนั้น กระแสไฟขาออกจะสูงเกินไปและทำให้เครื่องเสียหาย
ครั้งที่สอง การประยุกต์ใช้การจับคู่อิมพีแดนซ์
สำหรับฟิลด์สัญญาณความถี่สูงทั่วไป เช่น สัญญาณนาฬิกา สัญญาณบัส และแม้กระทั่งสัญญาณ DDR หลายร้อยเมกะไบต์ เป็นต้น ความต้านทานอุปนัยและคาปาซิทีฟของตัวรับส่งสัญญาณอุปกรณ์ทั่วไปมีขนาดค่อนข้างเล็ก เมื่อเทียบกับความต้านทาน (เช่น ส่วนจริงของอิมพีแดนซ์) สามารถละเว้นได้ ในขณะนี้ การจับคู่อิมพีแดนซ์จำเป็นต้องพิจารณาส่วนจริงเท่านั้น
ในด้านของ RF อุปกรณ์จำนวนมาก เช่น เสาอากาศ แอมพลิฟายเออร์ ฯลฯ อิมพีแดนซ์อินพุตและเอาต์พุตไม่ใช่ของจริง (ไม่ใช่ความต้านทานบริสุทธิ์) และส่วนจินตภาพ (ความต้านทานแบบคาปาซิทีฟหรืออุปนัย) มีขนาดใหญ่จนไม่สามารถละเลยได้ จากนั้นควรใช้วิธีการจับคู่คอนจูเกต
