なぜ「インピーダンス変換」をするのか

質問

電子工学を勉強しています。

何度か「インピーダンス変換」という言葉が出てきたのですが何のためにインピーダンスを変換するのかがわかりません。

トランジスタなどで変換できるのは分かるのですが何のために変換するのかが教科書をみてもにも先生に聞いてもわかりません。

できればどうか分かりやすく教えて下さい。お願いします。

回答No.1

mmky · ベストアンサー

[何のためにインピーダンスを変換するのかがわかりません。]
ですか。
主な理由は、電力を有効に伝えるためですね。
信号源の信号電圧をEｓ、内部インピーダンスをZs、負荷インピーダンスを
Zo ,出力電流io とすると,負荷での電力はPo=zo*io＾2=zo（Es/zs+zo）＾2 になりますね。この電力が最大になるのは、zo=zs の時です。これをインピーダンスマッチングといいます。
その他の理由は、電圧増幅や電流増幅などの特性で回路のインピーダンスを変換するために利用します。
この考えを踏まえて、

回路設計では、例えば回路電流を少なくして、信号電圧を主に設計する場合は、回路の抵抗を高くして設計します。つまり入力インピーダンスを高くします。このとき信号出力インピーダンスは小さいほうが良いので小さくします。高いインピーダンスですから回路電流は少なくて済むのですが、この回路で電力の必要な信号を取り出そうとすると、負荷マッチングが必要になります。ところが負荷抵抗が大きいとノイズなどが飛び込みやすいということで、普通はドライブすべき回路のインピーダンスは低く設定しています。例えば50Ωや75Ωになっています。そこで、高いインピーダンス回路の出力を低いインピーダンスに変換する必要が出てきます。
というように、回路でも電流や電圧を考えながら設計するのです。その時、入力や出力のインピーダンス変換やインピーダンスマッチング（電力の最適化）が必要になるということです。「インピーダンス変換」は大規模な回路設計では頻繁に利用します。電流主体にしたり、電圧主体にしたり、電力
主体にしたり忙しいですね。

参考になるかな

回答No.3

ymmasayan

既に回答されていますが、多少補足しましょう。
２つの回路の間で電力を伝送する時、インピーダンスマッチング（整合）が
取れていないと、いろんな問題を生じます。
（１）電力の伝達ロス。（低周波、高周波）
（２）反射による電力の伝達ロスと波形の乱れ。（高周波）

一方、回路素子はそれぞれの固有の入力インピーダンス、出力インピーダンスを
持っています。これが、全て同じなら良いのですが、大きく違うとインピーダンス
整合（インピーダンス変換）を取り、同じにする必要があります。

別の理由として、No.1で述べられているノイズ対策があります。
伝送線では、外来ノイズに対しては回路のインピーダンスが低いほうが有利なの
で、意図的にインピーダンスを低くします。この低いインピーダンスにあわせるために
両側の回路のインピーダンス変換をするのです。

回答No.2

noname#22689

電子工学を勉強していらっしゃるのですから
何か深い意味を知りたいのでしょうか?

普通の考え方なら、ミスマッチングが有ると
反射を生ずる。

ミスマッチングが有ると伝送ロスを生じる。