電気工学において、電気回路の入力インピーダンスとは、電源回路とは別の外部にある負荷回路への電流の流入に対する抵抗(インピーダンス)を表す指標であり、静的抵抗と動的リアクタンスの両方を含みます。入力アドミタンス(インピーダンスの逆数)は、負荷回路が電流を引き込む傾向を表す指標です。電源回路は電力を伝送する部分であり、負荷回路は電力を消費する部分です。
オシロスコープのような電気特性測定機器の場合、その機器は測定対象の電気回路(電源回路)に対する負荷回路となるため、入力インピーダンスとは、測定対象回路から見た機器のインピーダンスのことである。

負荷回路を、入力インピーダンスと等しい出力インピーダンスを持つデバイス(等価回路)に置き換えた場合、接続点から見た電源・負荷回路の特性は同じになります。したがって、入力端子間の電圧と流れる電流は、選択した負荷回路の場合と同一になります。
したがって、負荷の入力インピーダンスと電源の出力インピーダンスによって、電源の電流と電圧がどのように変化するかが決まります。
電気回路のテブナン等価回路は、入力インピーダンスの概念を用いて等価回路のインピーダンスを決定する。
入力インピーダンスを回路の負荷に、出力インピーダンスを信号源に直列に接続することで、入力端子間で同等の特性を持つ回路を作成した場合、オームの法則を用いて伝達関数を計算することができる。
入力インピーダンスと出力インピーダンスの値は、ネットワークを複数のステージに分割し、各ステージ間の相互作用の効率を個別に評価することで、ネットワークの電気効率を評価するためによく使用されます。電気損失を最小限に抑えるには、信号の出力インピーダンスは、接続されているネットワークの入力インピーダンスに比べて無視できるほど小さくなければなりません。これは、ゲインが入力インピーダンスと全インピーダンス(入力インピーダンス+出力インピーダンス)の比に等しいためです。この場合、
交流回路では、インピーダンスのリアクタンス成分による導体のエネルギー損失が大きくなることがあります。これらの損失は位相不平衡と呼ばれる現象として現れ、電流が電圧に対して位相がずれる(遅れたり進んだりする)状態になります。そのため、電流と電圧の積は、電流と電圧が同相の場合よりも小さくなります。直流電源では、リアクタンス回路の影響はないため、力率改善は不要です。
理想的な電源、出力インピーダンス、および入力インピーダンスを用いて回路をモデル化する場合、回路の入力リアクタンスは、電源における出力リアクタンスの負の値にすることができます。この場合、入力インピーダンスのリアクタンス成分は、電源における出力インピーダンスのリアクタンス成分と相殺されます。結果として得られる等価回路は純粋に抵抗性となり、電源または負荷における位相不均衡による損失は発生しません。
最大電力伝送条件とは、特定の電源に対して、電源の抵抗が負荷の抵抗と等しく、リアクタンスを打ち消すことで力率が補正されたときに、最大電力が伝送されるという条件です。このとき、回路は信号のインピーダンスに対して複素共役整合されていると言われます。ただし、これは電力伝送を最大化するだけであり、回路の効率を最大化するわけではないことに注意してください。電力伝送が最適化された状態では、回路の効率は50%にしかなりません。
複素共役の式は
反応成分がない場合、この方程式は次のように簡略化されます。想像上の部分としてゼロです。
伝送線の特性インピーダンスが負荷ネットワークのインピーダンスと一致しない、負荷ネットワークはソース信号の一部を反射します。これにより、伝送線路上に定在波が発生する可能性があります。反射を最小限に抑えるには、伝送線路の特性インピーダンスと負荷回路のインピーダンスが等しくなければなりません(または「整合」する必要があります)。インピーダンスが整合している場合、その接続は整合接続と呼ばれ、インピーダンスの不整合を修正するプロセスはインピーダンス整合と呼ばれます。均質な伝送線路の特性インピーダンスは形状のみに基づいており一定であるため、負荷インピーダンスは独立して測定できるため、負荷の配置(伝送線路の前または後)に関係なく整合条件が成り立ちます。
現代の信号処理では、演算増幅器などのデバイスは、入力インピーダンスが、入力に接続されたソースデバイスの出力インピーダンスよりも数桁高いように設計されています。これはインピーダンスブリッジングと呼ばれます。これらの回路では入力インピーダンスによる損失が最小限に抑えられ、増幅器の入力電圧は、増幅器回路が接続されていない場合の電圧に近くなります。入力インピーダンスによって信号が著しく劣化する可能性のあるデバイスを使用する場合は、その影響を最小限に抑えるために、入力インピーダンスが高く出力インピーダンスが低いデバイスがよく使用されます。 このような効果を得るために、電圧フォロワやインピーダンス整合トランスがよく用いられます。
高インピーダンスアンプ(真空管、電界効果トランジスタアンプ、オペアンプなど)の入力インピーダンスは、抵抗と容量の並列接続として指定されることが多い(例:2.2 MΩ ∥ 1 pF)。高入力インピーダンス用に設計されたプリアンプは、入力における実効ノイズ電圧がわずかに高くなる(実効ノイズ電流は低くなる)ため、特定の低インピーダンスソース用に設計されたアンプよりもノイズが多くなるが、一般的には、比較的低インピーダンスのソース構成の方がノイズ(特に電源ハム)に対する耐性が高くなる。
伝送線の終端におけるインピーダンス不整合によって生じる信号反射は、歪みや駆動回路への損傷を引き起こす可能性がある。
アナログビデオ回路では、インピーダンスの不一致により「ゴースト現象」が発生することがあります。これは、主画像の遅延したエコーが、弱くずれた画像(通常は主画像の右側)として現れる現象です。HDビデオなどの高速デジタルシステムでは、反射によって干渉が生じ、信号が劣化する可能性があります。
インピーダンス不整合によって発生する定在波は、通常よりも高い電圧が周期的に発生する領域です。この電圧が送電線の絶縁材料の絶縁破壊強度を超えると、アーク放電が発生します。これにより、高電圧のリアクティブパルスが発生し、送信機の最終出力段を破壊する可能性があります。
RFシステムでは、線路インピーダンスと終端インピーダンスの一般的な値は50Ωと75Ωです。
無線周波数電力システムにおける電力伝送を最大化するには、送信機の出力から伝送線路(平衡対、同軸ケーブル、または導波管)を経て、インピーダンス整合装置と放射素子からなるアンテナシステムに至るまで、電力チェーン全体にわたって回路を複素共役整合させる必要があります。