Impedanzwandlern

Impedanzwandlern bezeichnet man in der Elektronik Baugruppen oder Schaltungen, die die Impedanz, die eine Quelle oder Last sieht, gezielt verändern. Ziel ist häufig eine Impedanzanpassung zwischen Quelle und Last, um Leistungsverluste zu minimieren, die Verstärkung oder Bandbreite zu optimieren, eine stabile Kopplung zweier Stufen zu ermöglichen oder elektrische Isolation zu schaffen.

Man unterscheidet grob zwischen passiven und aktiven Impedanzwandlern. Passive Wandler nutzen Transformatoren oder reaktive Netzwerke aus Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen, um Impedanzen zu transformieren. Ein idealer Transformator verändert die Lastimpedanz durch das Verhältnis der Wicklungszahlen (n) gemäß Z_in = Z_load / n^2 oder Z_out = n^2 Z_load. Aktive Impedanzwandler verwenden Bauelemente wie Operationsverstärker, um Impedanzverhältnisse gezielt zu erzeugen; Typen umfassen Impedanzverstärker, Transimpedanzwandler, spanningstarke Eingänge mit transformierter Last sowie Negative-Impedance-Konverter (NIC), die eine negative Impedanz simulieren, um Lasten zu kompensieren.

Das Funktionsprinzip basiert auf dem jeweiligen Bauteilkonzept. Bei Transformatoren ergibt sich die Impedanzreflexion direkt aus dem Windungsverhältnis. Bei op-amp-basierten Wandlern steuert die Rückkopplung die Eingangs- und Ausgangsimpedanz; durch geeignete Widerstandsnetze wird eine gewünschte Impedanzwandlung in Verbindung mit einer bestimmten Verstärkung realisiert.

Anwendungen finden sich in der Hochfrequenztechnik, Audio-/Musikbereich, Mess- und Prüftechnik sowie Sensorik, wo eine passende Impedanz zwischen Quelle, Vorstufe und Last erforderlich ist. Zu beachten sind Frequenzumfang, Verluste, Rauschen, Verzerrungen und Stabilitätsrestriktionen, insbesondere bei NICs oder breitbandigen Transformatorlösungen.

Siehe auch: Impedanzanpassung, Transformator, Operationsverstärker, NIC.