Impedanssit

Impedanssit ovat vaihtovirralle vastustuksen kokonaisuus sähköisissä piireissä. Ne kattavat resistiivisen vastuksen sekä reaktiivisen osuuden, jonka aiheuttavat esimerkiksi käämit ja kapselit. Impedanssi kuvaa, miten AC-signaali virtaa piiriin ja miten jännite ja virta ovat faseessa toisiinsa nähden.

Matemaattisesti impedanssi Z on kompleksiluku, Z = R + jX, missä R on resistanssi ja X reaktanssi. Reaktanssi X = ωL − 1/(ωC) määritellään induktanssin L ja kapasitianssin C sekä taajuuden ω mukaan. Signaalin suuruus on |Z| = sqrt(R^2 + X^2) ja vaihe φ = atan2(X, R). Taajuuden muuttuessa impedanssi muuttuu, mikä vaikuttaa piirin vasteeseen ja tehokerroin.

Kytkennöissä impedanssit kertyvät eri tavoin. Sarjaan kytketyissä Z_total = Z1 + Z2 + …; rinnankytketyissä 1/Z_total = 1/Z1 + 1/Z2 + …. Koska Z on taajuusriippuvaista, piirin vaste muuttuu signaalin taajuuden muuttuessa.

Sovelluksissa impedanssia käytetään muun muassa impedanssimatchauksessa, signaalin voimantuoton optimoimisessa sekä signaalin ja komponenttien käyttäytymisen analysoinnissa. Transmissiolinjoilla käytetään ominaisimpedanssia Z0 estämään heijastuksia. Mittauksissa impedanssia voidaan määrittää syöttämällä tunnettu AC-lähde ja mittaamalla jännite sekä virta, sekä tulkitsemalla phasorimuutokset sekä impedanssin taajuusvaste.