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電気回路のインピーダンス整合について

電気回路のインピーダンス整合について質問です。 抵抗成分が周波数に対して一定(フラット)、リアクタンス成分が容量性で周波数に対して線形増加するようなインピーダンスを持つ負荷があります。 この時、抵抗成分の値を変えずに、リアクタンス成分も周波数に対して一定かつ0Ωに近い値に整合するには、抵抗、コイル、コンデンサ等の回路素子を、負荷に対してどのように接続すればよいでしょうか。 教えてください。

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  • 回答No.5
  • tadys
  • ベストアンサー率40% (856/2135)

>負荷がLCR直列回路の場合でも、同様の方法で周波数特性をフラットにできるのでしょうか この場合でしたら、LとCに値の小さい抵抗を並列に接続する事ですね。ゼロオームの抵抗ならなお良いです。(なんのこっちゃ!) 特定の周波数範囲に対してなら色々工夫が出来ますが、広い周波数でフラットにするのは無理です。 広い周波数で周波数特性をフラットにするには直列回路であればωLや1/ωCの値を小さくするか、分布定数回路にするしか方法はありません。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。 LCへのRの並列接続と、LCを減らす方法を模索してみます。

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その他の回答 (6)

  • 回答No.7

>負荷インピーダンスのイメージは、  ZL = R + j(ωLーα) *αは定数 ....... ZL = R + j(ωL - α) に近いイメージならば、その虚部は ω= α/L の近傍に共振点をもつ直列 LC 共振回路で近似できそうですね。 その共振点と整合帯域とのずれの有無や程度に応じて、対応策が分かれそうです。 [例] ずれが無い場合なら、ZL の両端間へ LC 並列共振回路を並列につなぎ BPF を構成して整合帯域を広げる、という手。    

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質問者からのお礼

ご解答ありがとうございます。 LC並列共振回路、試してみたいと思います。

  • 回答No.6

いやはや、粗忽の極み…。 >抵抗成分が周波数に対して一定(フラット)、リアクタンス成分が容量性で周波数に対して線形増加するようなインピーダンスを持つ負荷… 「リアクタンス成分が容量性で周波数に対して線形増加」の「容量性」を無視してました。 負荷インピーダンスは、  ZL = R - jωL なのですね。 これだと「負値インダクタンス」に相当しますから、キャンセルするインダクタンスを直列につなげばよいのでは?   

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質問者からの補足

私の文章表現が稚拙で伝わりにくくて申し訳ありません。 負荷インピーダンスのイメージは、  ZL = R + j(ωLーα) *αは定数 と考えてください。

  • 回答No.4

「LC によるローパスフィルタ的なもの」なら、   L - R 直列負荷の両端に C を並列接続する のが最簡 (2 次) の LPF でしょうね。 2 次の Butterworth 特性とか。 さらに次数を上げていっても、平坦特性の周波数域は、負荷の L 値しだいですけど…。    

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質問者からのお礼

やはり負荷のLC成分をうまく調整することがポイントになるのですね。 方法を模索してみます。

  • 回答No.3
  • tadys
  • ベストアンサー率40% (856/2135)

>といったLCによるローパスフィルタ的なものの接続を考えていました。 これをするのがπマッチです。 周波数特性をフラットにするのが目的ならば、信号源インピーダンス(線路のインピーダンスも)を下げるか、負荷に抵抗を並列に入れるのが解決方法です。 f=1/(2πCR)となる周波数ではインピーダンスの絶対値が直流での1/√2になり、それより高い周波数ではどんどんインピーダンスが低下します。 Lを追加する事でインピーダンスを上昇出来ますが、その効果は特定周波数に限定されます。 f=1/(2πCR)でRを小さくすれば f が大きくなるのでフラットな周波数範囲を広げる事が出来ます。

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質問者からの補足

負荷がLCR直列回路の場合でも、同様の方法で周波数特性をフラットにできるのでしょうか。

  • 回答No.2
  • P0O9I
  • ベストアンサー率32% (692/2145)

Lのインピーダンス=j2πfL Cのインピーダンス=1/2πfC とL、Cのインピーダンスは周波数fと比例するため、LC成分があれば広い範囲で周波数に対して一定のインピーダンスにすることは不可能です。 特定の周波数であれば、LCを同調させることで、その成分を0にすることは可能ですが。 だから、広い周波数範囲に対して一定のインピーダンスにするには、極力LC成分を小さくするしかありません。 だから、より高い周波対応の物は高価になっていくことになります。

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質問者からのお礼

納得しました。負荷のLC成分を減らす方法を模索してみます。

  • 回答No.1
  • tadys
  • ベストアンサー率40% (856/2135)

抵抗RとコンデンサCが並列接続されているとして良いですか? 特定の周波数で整合すればよいのであれば、πマッチ回路が使用できます。 http://www.geocities.jp/mizuttt/painakami.htm LやCを含むパッシブ回路で全周波数で整合がとれるような回路は存在しません。

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質問者からの補足

ご回答ありがとうございます。 >抵抗RとコンデンサCが並列接続されているとして良いですか? その通りです。 >LやCを含むパッシブ回路で全周波数で整合がとれるような回路は存在しません。 全周波数でなく、できる限り広い周波数で整合を行うものとして、 線形増幅するリアクタンス成分に対して  (1)値の大きいCを負荷に直列に接続し、リアクタンスを線形的に減少させる  (2)Lを負荷に直列接続して、リアクタンスを誘導性にもっていきつつ周波数特性を平坦にする。 といったLCによるローパスフィルタ的なものの接続を考えていました。 これでは難しいでしょうか

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