Входной и выходной импеданс

Я сидел в общаге, пытался нарисовать схему для практики, которую проходил после 3 курса и спрашивал у своего однокурсника: "Почему так важно, что у него высокий входной импеданс? Что это вообще значит?".

Я не помню, что он тогда мне ответил, но сейчас попробую ответить на этот вопрос сам.

В чем проблема?

Представим, что нам надо передать сигнал от микросхемы А к микросхеме В. Какая наша цель? Передать этот сигнал без каких либо искажений.

У нас есть источник этого сигнала (микросхема А) и есть приемник этого сигнала (микросхема В).

Источник генерирует какое-то напряжение, а приемник его принимает и обрабатывает.

Сопротивление источника

Источник напряжения, как и любой другой источник, имеет какое-то внутреннее сопротивление.

Проблема этого сопротивления в том, что при протекании тока через него, на нем падает напряжение. При одном и том же токе, чем больше сопротивление - тем больше падение напряжения.

А значит и сигнал передается с меньшей амплитудой. Получается искажение.

Поэтому, в идеале сопротивление источника (или выходной импеданс) должно быть бесконечно маленьким.

Сопротивление приемника

Приемник сигнала тоже имеет входное сопротивление, только не последовательное, а между входом и землей.

Его проблема в том, что при поступлении напряжения на входной пин, ток сигнала начинает утекать через это Rin, а следовательно напряжение проседает.

Тоже получается искажение сигнала.

Соответственно, в идеале, это напряжение должно быть бесконечно большим.

Источник и приемник

Если соединить источник и приемник, то их импедансы образовывают делитель напряжения. Поэтому, такое большое внимание уделяется тому, чтобы этот "делитель" оказывал минимальное влияние на передаваемый сигнал.

Наиболее близким к идеалу является операционный усилитель. Вообще главные свойства "идеального" ОУ - это бесконечно большое входное сопротивление и бесконечно малое выходное сопротивление.

Из-за этих свойств их очень часто используют для согласования сигнала или передачи напряжения от какого-то датчика, особенно если датчик построен на делителе напряжения или мосте Уитстона.

В режиме буфера, операционные усилитель отлично изолирует чувствительный выход датчика от входа микросхемы со всякими паразитными внутренностями.