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現在、高周波回路を勉強している者です。
 (1) インピーダンス整合
 (2) ハイインピーダンス入力・ローインピーダンス出力
の使い分けについて教えて下さい。

例えば低周波回路でエミッタ接地アンプ + エミッタフォロア出力の形式をよく見ますが、これは (2) に相当しますよね?

しかし周波数が上がると、ハイインピーダンスによる反射波が無視できず、定常波が発生するなどの不都合が起きると思います。
この場合はバッファで受けることはせず、(1)の形式をとるのでしょうか?

同じような質問も調べましたが低周波回路の経験しかないため、
いまいちわかった!という気がしません。

以上、よろしくお願い致します。

A 回答 (6件)

高周波回路でインピーダンスマッチングが問題とされる理由は2つあります。


一つは信号源から負荷に供給する電力を最大にする事、
もう一つは伝送線路と負荷のインピーダンスがマッチングしていないと周波数特性が平坦にならないのでこれを避けるためです。
ですから、上記2点を気にしないのであればインピーダンスマッチングを気にする必要はありません。

受信機ではアンテナで受けた電波の電力を無駄にしないためにインピーダンスマッチングを行います。
ただし、一番重要なことは信号とノイズの比のS/Nですが、インピーダンスマッチング最良とS/N比最良の条件が一致しない場合もあり、その時はS/N比最良を選ぶこともあります。
送信機では電力を無駄にしないためにインピーダンスマッチングを行います。

広帯域の信号伝送では周波数特性の平坦さが最重要問題となるので伝送線路の入出力でインピーダンスマッチングを行います。
そのような例は高周波の測定器やビデオ回路です。
ビデオ回路用のアンプの出力インピーダンスは非常に小さい値ですが
ビデオ用の同軸ケーブル(特性インピーダンス75Ω)に接続するため
あえて75Ωの抵抗を挿入してからケーブルに繋ぐようにしています。
信号の受信側では75Ωの抵抗で終端しておいてハイインピーダンスのアンプで受け取るようにしています。
電力的には無駄になりますがビデオ帯域ではS/Nが十分に得られるので実用になります。
電力を無駄に出来ない回路ではこのような方法は使えません。

低周波回路では電力に余裕が有るので電力の為のインピーダンスマッチングを行う事はあまりありません。
また、出来るだけ高い電圧で受けたほうがS/Nをよくできる為、ロー出力ハイ受信が都合がよいのです。

伝送線路において周波数特性が問題になるのは線路の電気長が信号の波長と比べて無視できなくなった時です。
線路の長さが信号の1波長のおよそ1/20以下であれば伝送線路の影響は考えなくても大きな影響は無いでしょう。
オーディオスタジオ用の音声ケーブルでは特性インピーダンス600Ωのケーブルを使用しています。
送電線では周波数が50、60Hzと低いのですが距離が長いので伝送線路として取り扱う必要があります。
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この回答へのお礼

分かり易く、詳細な回答ありがとうございます。

なんとなく電力伝送に重きを置くのか、電圧増幅に重きを置くのかで変わる気がしてきました。
(ご指摘のインピーダンスが周波数特性を持つことを気にしなければですが)

>線路の長さが信号の1波長のおよそ1/20以下
これはよく見る数値ですが、経験則なんでしょうか?
仮に1/20波長の場合、反射波は1/10波長分ずれて戻ってくるので、
もとの信号との位相差が無視できない、と思えばよいのでしょうか?

質問を増やしてしまい、すみません。

お礼日時:2009/11/05 00:34

BJTさんの文章3行までを読むと、(1)と(2)を使い分けの方法を教えて欲しい・・・と表現しています。


しかし、(1)と(2)は、使い分けを行う手段としての共通概念ではないため、読み手は質問の真意を理解するのがむつかしくなります。

おそらくこうした奇妙な質問文が書かれる背景には、基礎的な知識や経験が不足しているために、自分が何を知りたいのかを文章で明確化できず、そうなるのではないでしょうか。

とすれば、まず基礎知識として、トランジスタ技術誌等を毎月買って読んで基礎知識をつける、実際にいろいろな回路を組み立てて経験を積む、こうすることで、論理的に筋道をつけて自分の知らないものが何であるかを具体化し、それを知るためには、何を調べて、どういう手順で考えればよいか、という調べ方、考え方が習得できるように思います。
いかがでしょうか。
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この回答へのお礼

No.5、6 の連投、ありがとうございました。
お礼が遅くなり、すみません。

仰るとおり、私には基礎知識、経験が不足しています。
正直、"奇妙な質問文"という指摘も理解できないでいますし。

疑問は疑問で残しておいて、基礎が身についたときに
改めて考えてみることにします。

お礼日時:2009/11/08 22:02

>現在、高周波回路を勉強している者です。


> (1) インピーダンス整合
> (2) ハイインピーダンス入力・ローインピーダンス出力
>の使い分けについて教えて下さい。

ご質問の文章が日本語としておかしい、あるいは、頓珍漢な表現になっているとは思いませんか?

例えば、こんな質問ではどうでしょうか?

高周波回路のマッチング回路にはどのようなものがありますか?
高周波回路でマッチングがうまくいかないと発振が起こるのは何故ですか?
低周波回路ではあまりインピーダンスマッチングに気をつけなくても動いてしまうのでしょうか? それは何故ですか?
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既に廃刊ですが、初歩のラジオ誌、ラジオの製作誌、CQハムラジオ誌などの青少年向け電気工作の本では、低周波アンプは出力インピーダンスが8Ω等のものも、次段のアンプの入力インひーダンスは10kΩ等のハイインピーダンスで受けて良い・・・というようなことが何度も書かれました。


実際の低周波アンプで実験しても、そのとおり問題なくアンプの増幅が起こります。
しかし、この古い常識は、高周波回路では通用せず、実際、特性インピーダンスの不整合が起これば、アンプが発振するか、まったく増幅しない、という実験結果が得られるはずです。

基本は、伝送路の入力端、出力端では特性インピーダンスを整合させる必要があり、不整合時は、SWRが悪化し、波形がひずみ、高周波アンプは発振などの異常動作を起こします。

また、インピーダンスと特性インピーダンスのパラメータは異なる物理パラメータなので、この違いも考えてみる必要があります。
多くの文献で、このインピーダンスと特性インピーダンスが混同して間違った理解で書かれています。
私の書いた文も同様に、信用しないで調べる、実験することをお勧めします。
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この回答へのお礼

>不整合時は、SWRが悪化し、波形がひずみ、高周波アンプは発振などの
>異常動作を起こします。

ありがとうございます。。これは反射が発生することで帰還が起こり、
異常発振に至る、と考えてよいでしょうか?

お礼日時:2009/11/05 00:26

(1)もエミフォロ出力を使いますよ。


ただ、エミッタからの出力にシリーズ抵抗を入れて、出力インピーダンスを決めます。
例えば、テレビやDVDレコーダーなどの映像出力は、75オーム。
入力側は、入力端子を75オームの抵抗で接地して、アンプはHiインピーダンスにする。
これで入力インピーダンスを出力インピーダンスに合わせる。
ケーブルも特性インピーダンス75オームのものを使えば、反射が
起こらず、
歪まずに伝送できる。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

IN -|- エミッタ接地アンプ - エミッタフォロア - 75Ω - OUT
75Ω
|
GND

で整合をとるんですね。これは知りませんでした。

お礼日時:2009/11/05 00:21

(2)⊂(1)です。

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この回答へのお礼

ありがとうございます。
(2)⊂(1)なんですか??
二つは矛盾するような気がして、よくわからなくなってきました。。

お礼日時:2009/11/05 00:17

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