ИЗМЕРЕНИЕ ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Содержание

• 1 Введение
• 2 Эквивалентная схема активного двухполюсника
• 3 Сопротивление и внутреннее сопротивление
• 4 Родственные термины
• 5 Физические принципы
• 6 Влияние внутреннего сопротивления на свойства двухполюсника
• 7 Нахождение внутреннего сопротивления 7.1 Расчёт
• 7.2 Измерение
• 7.3 Реактивное внутреннее сопротивление
• 7.4 Измерение сопротивления петли фаза-нуль

Общие выводы из представленной информации

• Сопротивление внутриканальных динамических и изодинамических наушников — точно такое же, как на коробке;
• Сопротивление накладных динамических и полноразмерных наушников — такое же, как на коробке, но с небольшими подъемами;
• Сопротивление арматурных и гибридных наушников — не соответствует значениям, указанным на коробке.

Данные по сопротивлению помогут удачно подобрать наушники под ваш плеер или усилитель. Если вы решили выбрать гибридные или арматурные наушники — обязательно посмотрите результаты измерения сопротивления в интернете.

Введение

Необходимость введения термина можно проиллюстрировать следующим примером. Сравним два химических источника постоянного тока с одинаковым напряжением:

• Автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор с напряжением 12 вольт и ёмкостью 55 А·ч.
• Батарея из 8 гальванических элементов, например, типоразмера АА, соединенных последовательно. Суммарное напряжение такой батареи также 12 вольт, ёмкость значительно меньше — примерно 1 А·ч.

Несмотря на одинаковое напряжение, эти источники значительно отличаются при работе на одинаковую нагрузку. Так, автомобильный аккумулятор способен отдать в нагрузку большой ток (от аккумулятора заводится двигатель автомобиля, при этом стартер потребляет ток порядка 250 ), а от батареи элементов стартер вообще не станет вращаться, так как напряжение батареи при подключении к зажимам стартера упадёт до долей вольта. Дело не в относительно небольшой электрической ёмкости батареек: запасённой в ней энергии и заряде в один ампер-час хватило бы для того, чтобы вращать стартер в течение 14 секунд (при токе 250 А).

В соответствии с законом Ома в источниках с одинаковым напряжением ток в одинаковой нагрузке также должен быть одинаковым. В приведённом примере это не выполняется потому, что утверждение верно только для идеальных источников ЭДС

; реальные же источники в той или иной степени отличаются от идеальных. Для описания степени отличия реальных источников от идеальных применяется понятие
внутреннее сопротивление
.

Как не потерять слух?

Проанализировав различные мнения врачей, ученых, своих друзей о влиянии наушников на слух человека, я считаю лучше предостеречься от опасности, чем затем ее лечить

Если вы все-таки решились продолжать использовать наушники с плеером или телефоном, обязательно познакомьтесь с правилами слуховой гигиены.

Помните, что для предотвращения потери слуха:

• в шумном месте следует пользоваться копеечными «берушами»;
• не делать громко музыку в наушниках, пытаясь заглушить внешний шум, а чуть-чуть прибавив громкости, можно получить опасный для здоровья уровень в 110 дБ;
• пользоваться закрытыми наушниками, позволяющими не достигать опасной громкости;
• давайте своим ушам отдыхать и время прослушивания музыки выбирайте от 40 до 60 мин, не больше. Иначе ваш слух не будет успевать восстанавливаться.
• При постоянном прослушивании наушника-вкладыша в одном ухе раз в час переставляйте наушник в другое ухо.
• По возможности переходите от наушников-вкладышей на накладные наушники.
• Раз в два часа устраивайте перерыв на срок от пятнадцати минут до получаса. — При разговоре вынимайте наушники из ушей и выключайте плеер — так вы дадите собеседнику понять, что вы целиком поглощены разговором и не отвлекаетесь.
• Не закручивайте шнур вокруг шеи слишком туго.
• Не продевайте провода под одежду: от них исходит радиоизлучение, которое оказывает вредное воздействие на организм, особенно при непосредственном контакте с телом.

Как же не потерять слух.

1. Грамотно выбирайте марку наушников при покупке,
2. Уменьшайте количество времени использования наушников, иначе с возрастом будите пользоваться слуховым аппаратом
3. Не делайте громко музыку в наушниках, пытаясь заглушить внешний шум, а чуть-чуть прибавив громкости, можно получить опасный для здоровья уровень в 110 дБ;
4. Пользоваться закрытыми наушниками, позволяющими не достигать опасной громкости;
5. Давайте своим ушам отдохнуть и время прослушивания музыки выбирайте от 40 до 60 мин, не больше.
6. Не продевайте провода под одежду: от них исходит радиоизлучение, которое оказывает вредное воздействие на организм, особенно при непосредственном контакте с телом
7. Отдыхайте на природе («слушайте тишину»)
8. При прослушивании музыки через наушники-вкладыши используйте поочередно оба уха.
9. Откажитесь от наушников-вкладышей, заменив их накладными.
10. Периодически проверяйте слух у врача.
11. После умственной работы, ни в коем случае, не слушайте громкую музыку (особенно рок), так как басы отрицательно влияют на уставший мозг, и часть новой информации теряется.

Заключение

В своей работе я попытался проанализировать действие наушников на слух человека и считаю, что необходимо рассказывать и объяснять ребятам, родителям, что неправильное использование наушников наносит непоправимый вред, и каждый из нас может и даже обязан принять простые меры предосторожности.

Человеческое ухо – единственный орган, при помощи которого мы можем услышать звук, нуждается в защите от звукового давления. Перепады звукового давления, создаваемые наушниками, наносят вред нашему организму незаметно для нас.

Данная гипотеза нашла свое подтверждение и в наших микроисследованиях, в ходе которых мы установили, что наушники отрицательно влияют на здоровье человека.

Мной сделаны следующие выводы:

1. Громкий звук, влияющий на внутреннее ухо, при использовании наушников – одна из важнейших проблем. Его вредное воздействие на организм совершается незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. Организм человека против звука практически беззащитен. Современная медицина не располагает лечебными средствами, способными восстановить погибшие или погибающие нервные клетки.
2. Даже низкий уровень громкости мешает концентрации внимания во время умственной работы.
3. Не следует пользоваться наушниками в лицее.
4. После умственной работы ни в коем случае нельзя громко включать рок, так как басы отрицательно влияют на уставший мозг, и часть новой информации может потеряться.

Литература

1. Алдошина И. А. Громкоговорители // Звукорежиссер, 2/2002.
2. Бочонов Н. П., В. А.Насонова и др.Справочник врача общей практики. М.Издательство Эксмо, 2002.
3. Билич Г. А., Назарбо Л.В // Популярная медицинская энциклопедия Человек и его здоровье – Мвече, 2002.
4. Енохович А. С., Справочник по физике и технике. Пособие для учащихся.М: Просвещение, 1976.
5. Вуджат Дж. Настольная книга по громкоговорителям и наушникам, Изд-во Hearnet, 1988.
6. Справочник врача общей практики Н. П. Бочнов, В. А. Насанова и др// Под редакцией Н. Р. Палеева – М Издательство Эксмо 2002 – 2 тома
7. Члиянц Г. Ретроэтюд начала прошлого века // журнал «Радио-хобби», 6/2002

Если страница Вам понравилась, поделитесь ссылкой с друзьями:

Эквивалентная схема активного двухполюсника

Реальные активные двухполюсники хорошо описываются математически, если их рассматривать как эквивалентную схему, состоящую из (см. рисунок) последовательно включённых генератора напряжения и сопротивления (в общем случае — импеданса). Генератор напряжения представляет собственно источник энергии, находящийся в этом двухполюснике. Идеальный генератор мог бы отдать в нагрузку сколь угодно большие мощность и ток. Однако сопротивление, включённое последовательно с генератором, ограничивает мощность, которую данный двухполюсник может отдать в нагрузку. Это эквивалентное сопротивление и называется внутренним сопротивлением

. Оно является лишь параметром абстрактной модели двухполюсника, то есть физического «резистора» как электронного компонента внутри двухполюсников обычно нет.

Формально, в реальных гальванических элементах это внутреннее сопротивление можно идентифицировать физически. Это суммарное сопротивление плюсового стержня (углерода, стали), самого корпуса (цинка и никеля), а также самого электролита (соли) и поглотителя водорода (в солевых элементах). Все эти материалы, как и поверхности раздела между ними, имеют конечное сопротивление, отличное от нуля.

В иных источниках это омическое сопротивление обусловлено сопротивлением обмоток и контактов, которое включено последовательно с собственно внутренним сопротивлением источника и снижают характеристики источников напряжения.

Контактные разности потенциалов имеют иную природу возникновения напряжения и являются неомическими, то есть здесь затраты энергии идут на работу выхода носителей заряда.

Портативный усилитель для оптимального звучания

Высокоомные наушники используют не только профессиональные музыканты, но и простые меломаны. Чтобы музыка прослушивалась с достаточной громкостью, нужно согласовать мощность динамиков с устройством. В этом случае воспроизводятся абсолютно все частоты, а звучание – качественное. Решить эту проблему помогает портативный усилитель для наушников — он обеспечивает высокую точность воспроизведения звука.

Принцип работы усилителя следующий: благодаря высокому значению импеданса в наушниках устройство отдает меньше тока, что предотвращает частотные искажения

отдельных каскадов. Высокоомная гарнитура имеет равномерные амплитудно-частотные характеристики за счет использования усилителя.

Во избежание ухудшения качества работы наушников и их быстрого изнашивания при покупке техники обращают внимание на импеданс. Какой лучше – зависит от устройств, с которыми они будут взаимодействовать. Этот параметр должен соответствовать модели аудиотехники и прослушивающему устройству. Сопротивление для различных разновидностей наушников влияет на качество звука и обеспечение стабильной работы аудиоустройства.

Сопротивление и внутреннее сопротивление

Основной характеристикой абстрактного двухполюсника является его внутреннее сопротивление (или, иначе, импеданс[1]). Однако, описать двухполюсник одним только сопротивлением не всегда возможно. Дело в том, что термин сопротивление

примени́м только для чисто пассивных элементов, то есть, не содержащих в себе источников энергии. Если двухполюсник содержит источник энергии, то понятие «сопротивление» к нему просто не применимо, поскольку закон Ома в формулировке
U=I·r
не выполняется[2].

Таким образом, для двухполюсников, содержащих источники (то есть генераторы напряжения и генераторы тока) необходимо говорить именно о внутреннем

сопротивлении (или импедансе). Если же двухполюсник не содержит источников[3], то «
внутреннее
сопротивление» для такого двухполюсника означает то же самое, что и
просто
«сопротивление».

Родственные термины

Если в какой-либо системе можно выделить вход и/или выход (пара электрических контактов), то часто употребляют следующие термины:

• Входное сопротивление
  , часто
  входной импеданс
  , — внутреннее сопротивление, проявляемое этой парой контактов как двухполюсника, которым является
  вход
  системы [4]
• Выходное сопротивление
  , часто
  выходной импеданс
  , — внутреннее сопротивление, проявляемое этой парой контактов как двухполюсника, которым является
  выход
  системы.

Физические принципы

Несмотря на то, что на эквивалентной схеме внутреннее сопротивление представлено как один пассивный элемент (причём активное сопротивление, то есть резистор в нём присутствует обязательно), внутреннее сопротивление не обязательно сосредоточено в каком-либо одном элементе. Двухполюсник лишь внешне ведёт себя

так, словно в нём имеется сосредоточенный внутренний импеданс и генератор напряжения. В действительности же, внутреннее сопротивление является внешним проявлением совокупности физических эффектов:

• Если в двухполюснике имеется только источник энергии
  без какой-либо электрической схемы (например, гальванический элемент), то внутреннее сопротивление носит чисто активный характер (в низкочастотных цепях), и оно обусловлено физическими эффектами, которые не позволяют мощности, отдаваемой этим источником в нагрузку, превысить определённый предел. Наиболее простой пример такого эффекта — ненулевое сопротивление проводников электрической цепи. Но, как правило, наибольший вклад в ограничение мощности вносят эффекты
  неэлектрической
  природы. Так, например, в химическом источнике мощность может быть ограничена площадью соприкосновения участвующих в реакции веществ, в генераторе гидроэлектростанции — ограниченным напором воды и т. д.
• В случае двухполюсника, содержащего внутри электрическую схему
  , внутреннее сопротивление «рассредоточено» в элементах схемы (в дополнение к перечисленным выше механизмам в источнике).

Отсюда также следуют некоторые особенности внутреннего сопротивления:

• Внутреннее сопротивление невозможно убрать из двухполюсника[5]
• Внутреннее сопротивление не является стабильной величиной: оно может изменяться при изменении каких-либо внешних (нагрузка, ток) и внутренних (нагрев, истощение реагентов) условий.

Влияние внутреннего сопротивления на свойства двухполюсника

Эффект внутреннего сопротивления является неотъемлемым свойством любого активного двухполюсника. Основной результат наличия внутреннего сопротивления — это ограничение электрической мощности, которую можно получить в нагрузке, питаемой от этого двухполюсника.

Если к источнику с ЭДС[6] генератора напряжения E

и активным внутренним сопротивлением
r
подключена нагрузка с сопротивлением
R
, то ток, напряжение и мощность в нагрузке выражаются следующим образом:

Нахождение внутреннего сопротивления

Расчёт

Понятие расчёт

применимо к схеме (но не к реальному устройству). Расчёт приведён для случая чисто активного внутреннего сопротивления (отличия реактивного сопротивления будут рассмотрены далее).

Примечание

: Строго говоря, любой
реальный
импеданс (в том числе и внутреннее сопротивление) обладает некоторой реактивной составляющей, поскольку любой проводник имеет паразитную индуктивность и ёмкость. Когда мы говорим о чисто активном сопротивлении, то имеем в виду не реальную систему, а её
эквивалентную схему
, содержащую
только резисторы
: реактивность была отброшена как несущественная при переходе от реального устройства к его эквивалентной схеме. Если же реактивность существенна при рассмотрении реального устройства (например, при рассмотрении системы на высоких частотах), то эквивалентная схема составляется с учётом этой реактивности. Более подробно смотри в статье «Эквивалентная схема».

Пусть, имеется двухполюсник, который может быть описан приведённой выше эквивалентной схемой. Двухполюсник обладает двумя неизвестными параметрами, которые необходимо найти:

• ЭДС генератора напряжения U
• Внутреннее сопротивление r

В общем случае, для определения двух неизвестных необходимо сделать два измерения: измерить напряжение на выходе двухполюсника (то есть разность потенциалов Uout = φ2 − φ1

) при двух различных токах нагрузки. Тогда неизвестные параметры можно найти из системы уравнений:

где Uout1

— выходное напряжение при токе
I1
,
Uout2
— выходное напряжение при токе
I2
. Решая систему уравнений, находим искомые неизвестные:

Обычно для вычисления внутреннего сопротивления используется более простая методика: находится напряжение в режиме холостого хода и ток в режиме короткого замыкания двухполюсника. В этом случае система (Напряжения) записывается следующим образом:

где Uoc

— выходное напряжение в режиме холостого хода (англ. open circuit), то есть при нулевом токе нагрузки;
Isc
— ток нагрузки в режиме короткого замыкания (англ. short circuit), то есть при нагрузке с нулевым сопротивлением. Здесь учтено, что выходной ток в режиме холостого хода и выходное напряжение в режиме короткого замыкания равны нулю. Из последних уравнений сразу же получаем:

Таким образом, чтобы рассчитать внутреннее сопротивление и ЭДС эквивалентного генератора для двухполюсника, электрическая схема которого известна, необходимо:

• Рассчитать выходное напряжение двухполюсника в режиме холостого хода
• Рассчитать выходной ток двухполюсника в режиме короткого замыкания
• На основании полученных значений найти r
  и
  U
  по формуле (ВнутрСопр).

Измерение

Понятие измерение

применимо к реальному устройству (но не к схеме). Непосредственное измерение омметром невозможно, поскольку нельзя подключить щупы прибора к выводам внутреннего сопротивления. Поэтому необходимо косвенное измерение, которое принципиально не отличается от расчёта — также необходимы напряжения на нагрузке при двух различных значениях тока. Однако воспользоваться упрощённой формулой (2) не всегда возможно, поскольку не каждый реальный двухполюсник допускает работу в режиме короткого замыкания.

Иногда применяется следующий простой способ измерения, не требующий вычислений:

• Измеряется напряжение холостого хода
• В качестве нагрузки подключается переменный резистор и его сопротивление подбирается таким образом, чтобы напряжение на нём составило половину от напряжения холостого хода.

После описанных процедур сопротивление резистора нагрузки необходимо измерить омметром — оно будет равно внутреннему сопротивлению двухполюсника.

Какой бы способ измерения ни использовался, следует опасаться перегрузки двухполюсника чрезмерным током, то есть ток не должен превышать максимально допустимого значениях для данного двухполюсника.

Реактивное внутреннее сопротивление

Если эквивалентная схема двухполюсника содержит реактивные элементы — конденсаторы и/или катушки индуктивности, то расчет

реактивного внутреннего сопротивления выполняется также, как и активного, но вместо сопротивлений резисторов берутся комплексные импедансы элементов, входящих в схему, а вместо напряжений и токов — их комплексные амплитуды, то есть расчет производится методом комплексных амплитуд.

Измерение

реактивного внутреннего сопротивления имеет некоторые особенности, поскольку оно является комплекснозначной функцией, а не скалярным значением:

• Можно искать различные параметры комплексного значения: модуль, аргумент, только вещественную или мнимую часть, а также комплексное число полностью. Соответственно, методика измерений будет зависеть от того, что хотим получить.
• Любой из перечисленных параметров зависит от частоты. Теоретически, чтобы получить путём измерения полную информацию о реактивном внутреннем сопротивлении, необходимо снять зависимость
  от частоты, то есть провести измерения на
  всех
  частотах, которые может генерировать источник данного двухполюсника.

Измерение сопротивления петли фаза-нуль

Результат измерения сопротивления петли фаза-нуль в розетке бытовой электросети
Частным случаем измерения внутреннего сопротивления является измерение сопротивления петли фаза-нуль

в электроустановках. Двухполюсником в этом случае является пара проводников электроустановки: фазный и рабочий нулевой проводники или два фазных проводника. На фотографии показан результат такого измерения в розетке бытовой электросети напряжением 220 вольт:

• активная составляющая: 0,49
• реактивная составляющая: 0,09
• модуль полного сопротивления: 0,5
• ожидаемый ток короткого замыкания: 440

Прибор находит внутреннее сопротивление путём косвенного измерения методом падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод рекомендуется к использованию в приложении D ГОСТ Р 50571.16-99. Метод описывается приведённой выше формулой (ОбщийСлучай) при I1=0

.

Результат измерения считается удовлетворительным, если ожидаемый ток короткого замыкания достаточно велик для надежного срабатывания аппарата, защищающего эту цепь от сверхтока.

С проводами или без

Перед тем, как выбрать наушники для ноутбука или персонального компьютера, нужно определиться с типом подключения. Существует два варианта: проводные или беспроводные.

Преимущество беспроводного подключения

– мобильность, пользователь может свободно перемещаться по дому или в пределах комнаты.
Соединение обеспечиваетBluetooth-модуль или ИК-порт.
Второй вариант менее практичен: такие наушники передают сигнал только в зоне видимости. Радио-сигнал Bluetooth действует на большое расстояние, чем и привлекает.

Неоспоримое удобство обойдется дороже, потому выбирайте такую модель только в том случае, когда провода действительно создают неудобства, а качество звука находится на втором месте.

Наушники беспроводные с ИК-портом Chellenger R1H-92410

Проводные наушники

к компьютеру не отличаются таким удобством использования, как вышеописанные, но и здесь есть свои сильные стороны. В первую очередь, такая модель обеспечивает стабильный и более качественный звук. Можно выбрать модификацию, где провода подключаются только к одной стороне, считается, что такие устройства получше. Штекер, расположенный сбоку, не мешает при работе за компьютером, например, при наборе текста или использовании программ.

У проводов есть три основных нюанса:

• съемный штекер – практичнее;
• длина провода может быть разная – выбирайте «по себе»;
• тонкие провода быстрее ломаются, по статистике эта поломка на первом месте.

Чашка со съемным кабелем наушников Audio-Technica АТН-М50x

Большинство пользователей предпочитаются выбирать наушники для ноутбука или компьютера с микрофоном, так как это универсальный вариант для различных целей. Условно, их принято называть гарнитурой. Комфортное общение обеспечит хороший микрофон с шумоподавлением, а для записи звука или голоса этот показатель будет ключевым.

Тип крепления микрофона бывает разным, каждый их них имеет свои особенности.

1. Подвижное крепление
   – самое удобное и практичное, пользователь может регулировать местоположение микрофона или сдвинуть его, если он не используется.
2. Стационарное положение
   удобно для тех, кто не меняет рабочее положение, например, геймеры или операторы справочных.
3. Простой проводной микрофон подходит для периодического использования.
4. Встроенный микрофон
   – не самый практичный вариант, он всегда в близком доступе и нет необходимости регулировать его положение, но он будет улавливать все звуки.

Микрофон необходим для многих сетевых игр, онлайн общения и работы, связанной с переговорами. Естественно, чем чаще его планируется использовать, тем выше должно быть качество исполнения.

Комбинированная модель содержит свои недостатки, и многие пользователи отмечают, что практичнее выбрать для компьютера микрофон и наушники по отдельности. В процессе использования одно из устройств может выйти из строя, тогда придется либо докупать модуль (например, микрофон) отдельно или сдавать в ремонт всю гарнитуру.

Помимо описаний важных характеристик и отличий, есть несколько полезных советов, как выбрать наушники для компьютера.

1. Активным геймерам стоит обратить внимание на специализированные модели гарнитур, они, как правило, полноразмерные, яркие и легкие.
2. Если вы часто ездите на общественном транспорте, слушаете музыку в людных местах – обратите внимание на устройства с активным подавлением шума
   , чтобы внешние звуки не перебивали сигнал.
3. Для дома или работы хороший вариант – полноразмерные наушники. Если звуки могут помешать окружающим, то выбирайте закрытые.
4. Во время занятия спортом, а также прослушивания музыки на улице лучший вариант – накладные наушники. В них пользователю будет комфортно слушать музыку, и в то же время контролировать обстановку. Помните: на улице небезопасно использовать закрытые полноразмерные наушники, полностью блокирующие внешние шумы.
5. Крепление в виде клипс на ухо не подходит тем, кто носит очки.

Пожалуй, это все основные нюансы, которые помогут определиться с отличной моделью наушников для компьютера или ноутбука. Технические знания помогут правильно ориентироваться среди безграничного многообразия товаров в магазинах.

У кого дома имеется компьютер или ноутбук, кто любит засиживаться до полуночи, слушать музыку, смотреть фильмы, тому не нужно рассказывать о роли и важности наушников. Слушать ночью музыку через внешние мониторы или смотреть очередной сериал, вряд ли такая эмансипация придется по душе членам семьи или живущим за стеной соседям. А вот в наушниках громкость звучания никому не будет мешать.

Итак, функциональная роль наушников предельно ясна. Давайте поговорим о выборе подходящей для вас модели «головных мониторов». Следует сказать, что он будет зависеть от того, как и когда вы собираетесь их использовать.

Поскольку в данной статье речь пойдет о том, как выбрать наушники для компьютера, такой их тип, как «капельки» или «затычки», мы рассматривать не будем.

Так сложилось, что вышесказанные варианты – это стандарт для мобильных телефонов и MP3 плееров со своими преимуществами и недостатками.

Например, вкладыши имеют слабую звукоизоляцию, а небольшая по размерам мембрана не дает хорошего качественного звука. Однако их главное достоинство – это компактность и легкость.

Затычки, несмотря на полное погружение слушателя в звук, не рекомендуется долго использовать, так как они создают нагрузку на ухо. Это хороший мобильный вариант, но не для стационарного и продолжительного пользования.

Конечно, капельки и затычки легко можно подключить к компьютеру, и все же для ПК чаще используются накладные или полноразмерные наушники. О них и пойдет далее речь.

Применение

В большинстве случаев следует говорить не о применении

внутреннего сопротивления, а об
учете
его негативного влияния, поскольку внутреннее сопротивление является скорее негативным эффектом. Тем не менее, в некоторых системах наличие внутреннего сопротивления с номинальным значением является просто необходимым.

Упрощение эквивалентных схем

Основная статья: Эквивалентная схема

Представление двухполюсника как совокупность генератора напряжения и внутреннего сопротивления является наиболее простой и часто используемой эквивалентной схемой двухполюсника.

Согласование источника и нагрузки

Согласование источника и нагрузки — это выбор соотношения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника с целью достижения заданных свойств полученной системы (как правило, стараются достичь максимального значения какого-либо параметра для данного источника). Наиболее часто используются следующие типы согласования:

• Согласование по напряжению
  — получение в нагрузке максимального напряжения. Для этого сопротивление нагрузки должно быть
  как можно бо́льшим
  , по крайней мере,
  много больше
  , чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме холостого хода. При этом максимально достижимое в нагрузке напряжение равно ЭДС генератора напряжения
  E
  . Данный тип согласования применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является напряжение, и его необходимо передать от источника к нагрузке с минимальными потерями.
• Согласование по току
  — получение в нагрузке максимального тока. Для этого сопротивление нагрузки должно быть
  как можно меньшим
  , по крайней мере,
  много меньше
  , чем внутреннее сопротивление источника. Другими словами, двухполюсник должен быть в режиме короткого замыкания. При этом максимально достижимый в нагрузке ток равен
  Imax=E/r
  . Применяется в электронных системах, когда носителем сигнала является ток. Например, при съеме сигнала с быстродействующего фотодиода целесообразно применять преобразователь ток-напряжение с минимальным входным сопротивлением. Малое входное сопротивление также решает проблему заужения полосы из-за паразитного
  RC
  -фильтра.
• Согласование по мощности
  — обеспечивает получение в нагрузке (что эквивалентно отбору от источника) максимально возможной мощности, равной
  Pmax=E²/(4r)
  [7]. В цепях постоянного тока: сопротивление нагрузки должно быть
  равно
  внутреннему сопротивлению
  r
  источника. В цепях переменного тока (в общем случае): импеданс нагрузки должен быть
  комплексно сопряженным
  внутреннему импедансу источника.
• Согласование по волновому сопротивлению
  — получение максимального коэффициента бегущей волны в линии передачи (в СВЧ технике и теории длинных линий). То же самое, что и
  согласование по мощности
  , но применительно к длинным линиям. Волновое сопротивление нагрузки должно быть
  равно
  внутреннему сопротивлению
  r
  . В СВЧ технике применяется практически всегда. Чаще всего термин согласованная нагрузка используется именно в этом смысле.

Согласование по току и мощности следует использовать с осторожностью, так как есть опасность перегрузить источник.

Понижение высоких напряжений

Основная статья: Балласт (электротехника)

Иногда к источнику электропитания искусственно добавляют внешнее балластное сопротивление, соединённое последовательно с нагрузкой (оно суммируется с внутренним сопротивлением источника) для того, чтобы понизить получаемое от него напряжение, либо ограничить величину тока, отдаваемого в нагрузку. Однако добавление резистора в качестве дополнительного сопротивления (так называемый гасящий резистор

) во многих случаях неприемлемо, так как ведёт к бесполезному выделению значительной мощности на нём[8]. Чтобы не расходовать энергию впустую и не решать проблему охлаждения дополнительного сопротивления, в системах переменного тока используют реактивные гасящие импедансы. На основе гасящего конденсатора может быть построен конденсаторный блок питания. Аналогично, при помощи ёмкостного отвода от высоковольтной ЛЭП можно получить небольшие напряжения для питания каких-либо автономных устройств. Индуктивный балласт широко применяется для ограничения тока в цепи газоразрядных люминесцентных ламп.

Минимизация шума

При усилении слабых сигналов часто возникает задача минимизации шума, вносимого усилителем в сигнал. Для этого используются специальные малошумящие усилители

, которые могут быть как низкоомные, например, на биполярных транзисторах, так и высокоомными на полевых транзисторах, однако спроектированы они таким образом, что наименьший коэффициент шума достигается лишь при полном согласовании выходного сопротивления источника сигнала и входного сопротивления самого усилителя. Например, если источник сигнала обладает меньшим выходным сопротивлением (например, микрофон с выходным сопротивлением 30 Ом), то следует применить между источником и усилителем повышающий трансформатор, который повысит выходное сопротивление (а также напряжение сигнала) до необходимого значения.

Дополнительные критерии

Помимо основных параметров, есть и прочие, о которых рекомендуется знать до покупки.

1. Разъем
   у проводных наушников бывает трех типов: minijack 3,5 мм, jack 6,2 мм или usb (юсб). При необходимости, можно использовать переходник-адаптер, например со штекера 6,2 мм на 3,5 мм.
2. Процент искажения звуков
   – этот показатель должен быть максимально низким. Значение, в основном, прописывают производители качественной техники.
3. Тип крепления
   : клипса на ухо, через голову или под линией роста волос. Характеристика субъективная, какие наушники лучше выбрать, решать только пользователю. Здесь же стоит учесть и общий вес аксессуара — тяжелые наушники будут вызывать дискомфорт при длительном использовании.

Важно знать! Для геймеров производят специальные наушники к компьютеру с позиционированием звука, чтобы во время игры было понятно, откуда идет движение или сигнал.

Наушники для геймеров Strix Pro

Примеры

Значения внутреннего сопротивления относительны: то, что считается малым, например, для гальванического элемента, является очень большим для мощного аккумулятора. Ниже приведены примеры двухполюсников и значения их внутреннего сопротивления r

. Тривиальные случаи двухполюсников
без источников
оговорены особо.

Малое внутреннее сопротивление

• Нулевым
  внутренним сопротивлением обладает только идеальный
  генератор напряжения
  . Если также рассматривать двухполюсники без источников, то сверхпроводящее короткое соединение тоже имеет нулевое внутреннее сопротивление (до величины токов, вызывающих потерю сверхпроводимости). Генератор со сверхпроводящей обмоткой при не слишком больших частотах и небольших токах также имеет активное внутреннее сопротивление, весьма близкое к нулю (индуктивный импеданс при определенных условиях может быть тоже довольно невелик).
• Автомобильная свинцово-кислотная стартерная аккумуляторная батарея имеет r
  около 0,01 Ом. Благодаря столь низкому внутреннему сопротивлению ток, отдаваемый батареей при запуске двигателя, достигает 250 ампер и более (для легковых автомобилей).
• Бытовая сеть электроснабжения переменного тока в жилых помещениях имеет r
  от десятых долей Ом до 1 Ом и более (зависит от качества электропроводки). Высокое сопротивление соответствует плохой проводке: при подключении мощных нагрузок (например, утюга) напряжение падает, при этом заметно уменьшается яркость ламп освещения, подключенных к той же ветви сети. Повышается пожароопасность, поскольку на сопротивлении проводов выделяется значительная мощность. И наоборот, в хорошей сети с низким сопротивлением напряжение падает от допустимых нагрузок лишь незначительно. Ток при коротком замыкании в хорошей бытовой электросети достигает нескольких сотен ампер.
• Используя отрицательную обратную связь в электронных схемах, можно искусственно создавать источники, обладающие (при определённых условиях) очень низким внутренним сопротивлением. Такими свойствами обладают современные электронные стабилизаторы напряжения. Например, интегральный стабилизатор напряжения 7805 (выходное напряжение 5 В) имеет типичное выходное сопротивление менее 0,0009 Ома[9]. Однако это вовсе не означает, что такой стабилизатор может отдать в нагрузку ток до 5500 А или мощность до 13 кВт при правильном согласовании. Характеристики стабилизатора нормированы только
  для рабочего диапазона токов, то есть в данном примере до 1,5 А. При превышении этого значения сработает защита, и стабилизатор отключится (при других конструкциях защиты ток ограничивается, а не отключается полностью).

Большое внутреннее сопротивление

Обычно двухполюсники с большим внутренним сопротивлением — это различного рода датчики, источники сигналов и т. п. Типичная задача при работе с такими устройствами — снятие с них сигнала без потерь из-за неправильного согласования. Для достижения хорошего согласования по напряжению сигнал с такого двухполюсника должен сниматься устройством, имеющим ещё большее входное сопротивление (как правило, сигнал с высокоомного источника снимается при помощи буферного усилителя).

• Бесконечным
  внутренним сопротивлением обладает только идеальный источник тока. Если также рассматривать двухполюсники без источников, то простой разрыв цепи (два вывода, ничем не соединённые) тоже имеет бесконечное внутреннее сопротивление.
• Конденсаторные микрофоны, пьезоэлектрические и пироэлектрические датчики, а также все остальные «конденсаторо-подобные» устройства имеют реактивное внутреннее сопротивление, модуль которого может достигать[10] десятков и сотен мегаом. Поэтому такие источники требуют обязательного использования буферного усилителя для достижения согласования по напряжению. Конденсаторные микрофоны, как правило, уже содержат встроенный буферный усилитель, собранный на полевом транзисторе.
• Для измерения электрических потенциалов внутри живых клеток применяются электроды, представляющие собой стеклянный капилляр, заполненный проводящей жидкостью. Толщина такого проводника может быть порядка сотен ангстрем. Вследствие чрезвычайно малой толщины проводника такой «двухполюсник» (клетка с присоединёнными электродами) имеет внутреннее сопротивление порядка 100 мегаом. Высокое сопротивление и малое напряжение делают измерение напряжений внутри клетки непростой задачей.

Отрицательное внутреннее сопротивление

Существуют двухполюсники, внутреннее сопротивление которых имеет отрицательное

значение. В обычном
активном
сопротивлении происходит диссипация энергии, в
реактивном
сопротивлении энергия запасается, а затем выделяется обратно в источник. Особенность отрицательного сопротивления в том, что оно само является источником энергии. Поэтому отрицательное сопротивление в чистом виде не встречается, оно может быть только имитировано электронной схемой, которая обязательно содержит источник энергии. Отрицательное внутреннее сопротивление может быть получено в схемах путём использования:

• обратной связи
• элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением, например, туннельных диодов

Системы с отрицательным сопротивлением потенциально неустойчивы и поэтому могут быть использованы для построения автогенераторов.

Основные технические параметры наушников

Мы часто выбираем наушники для ноутбука или компьютера только по дизайну и особенностям конструкции. Но это неправильно — не менее важными будут характеристики устройства. Современные наушники для компьютера имеют свои технические показатели, которые определяют оптимальную область их использования. На что нужно обратить внимание перед покупкой:

• чувствительность;
• импеданс или сопротивление;
• диапазон частоты.

Чувствительность

, или громкость наушников, должна соответствовать рекомендованным 100 Дцб. Это продиктовано, в первую очередь, с точки зрения безопасности – устройство не должно портить слух. Если стереогарнитура будет использоваться «по случаю», допустимо пренебречь правилом, но когда прослушивание музыки или просмотр видео превышает час в сутки, к этому показателю нужно проявить внимание.

Импеданс определяет качество передачи сигнала и измеряется в Ом.

Выбор нужно ограничить средними характеристиками, нормальный показатель варьируется от 40 до 150 Ом. Если пользователю необходимо студийное качество звучания, то сопротивление должно быть выше 100 Ом, предельный показательно может доходить до 600 Ом. Минимальным считается импеданс в 30 Ом, а вот значение ниже говорит о низком качестве.

Важно знать! Покупка наушников с высоким показателем сопротивления не гарантирует высокое качество звучания, если звуковая карта компьютера не поддерживает такие характеристики.

Диапазон частот

в хороших наушниках равен 20 Гц – 20 кГц. Это оптимальное значение для восприятия звуков.