阻抗橋接

在音訊工程和聲音錄製領域中的高阻抗橋接(high impedance bridging)、阻抗橋接(impedance bridging)、電壓橋接(voltage bridging)或是橋接連接(bridging connection)是指負載輸入阻抗遠大於電源輸出阻抗的連接。負載設備從電源抽取小量的電流,對電源端影響不大。
說明
一設備(在圖中以电压源 VS和输出阻抗 ZS表示)的輸出連接到另一個設備(圖中以输入阻抗 ZL表示)的輸入,所提供的電壓可以用電壓分配定則來計算:
:
V_L = \frac{Z_L}{Z_S + Z_L} V_S \, .

若要提高VL,可以讓電壓源的輸出阻抗ZS越小越好,而接收設備的輸入阻抗ZL越大越好。當
Z_L \gg Z_S
(大約是十倍),即稱為橋接連接。橋接連接有以下的效果:

  • 優點:

** 減緩阻抗匹配會有的6dB衰減影響,因此可以減少後續需要的放大倍率,也可以維持較高的信噪比。
** 可以在一個電源連接多個負載。
** 減少電源提供的電流,這可以減少發熱,也減少電源的畸變。導線上較小的電流也減少電阻性負載。

  • 缺點:

* ZL增加可能會讓拾取的環境雜訊增加,因為並聯阻抗ZS || ZL(大玫接近Z*S)會略為上昇,讓雜訊較容易進入訊號節點。
** 因為阻抗變化造成的。不過對而言,20 kHz的四分之一波長大約是2500公尺。因此錄音室的音響線路不會用真正的传输线來建模。
應用
限制電壓訊號的衰減
阻抗橋接常用來避免不必要的訊號衰減,也減少對或麦克风位準抽取的電流,這些訊號來源設備的輸出阻抗ZS固定無法調整。不過現在的運算放大器線路(以及許多早期的真空管電路)其输入阻抗 ZL,會比訊號來源設備的輸出阻抗高很多,因此適合阻抗橋接,接收這類設備的訊號並且放大。現代電路本質上就比較低的輸出阻抗也有助於阻抗橋接。

針對輸出阻抗非常高的電路,例如吉他拾音器或高阻抗麦克风,可以用將高輸出阻抗轉換為低輸出阻抗,因此接收設備就不用非常高的輸入阻抗(在長訊號線時會有雜訊變大的缺點)。DI盒會放在靠近訊號來源的位置 ,因此長的訊號線可以接在DI盒的輸出(一般也會將未平衡的訊號轉換為,以提昇干擾防護能力)。
增加電效率
若要從電壓源傳輸功率到電阻性負載,而電壓源的輸出阻抗是純電阻負載,其電效率 為\eta = \frac{1}{1 + R_\mathrm{S} / R_\mathrm{L}} \, .。電功率可以透過阻抗橋接增加,也就是減少,增加。

不過,依照最大功率传输定理,若要傳輸的功率達到最大值(而不是效率最大值),就需要使用阻抗匹配。

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  • 阻抗匹配

參考資料

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