阻抗匹配

shoecat 发表于 2007-10-4 11:03:00 5 推荐 一、输入阻抗 输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源 U ，测量输入端的电流 I ，则输入阻抗 Rin 就是 U/I 。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。 输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑　阻抗匹配问题 二、输出阻抗 无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为 0 ，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意 但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻 r 的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻 r ，就是（信号源 / 放大器输出 / 电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流 I 从这个负载上流过

阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。 阻抗匹配主要有两点作用，调整负载功率和抑制信号反射。 {扩展：我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。再来计算一下电阻R消耗的功率为： P = I2×R=[U/(R+r)]2×R = U2×R/(R2+2×R×r+r2) = U2×R/[(R-r)2+4×R×r] = U2/{[(R-r)2/R]+4×r} 对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。注意式中[(R-r)2/R]，当R=r时，[(R-r)2/R]可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。} 如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，则选择大的负载R；如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思

一 . 什么是传输线 我们经常会用到传输线这一术语，可是讲到其具体定义时，很多工程师都是欲言又止，似懂非懂…… 我们知道，传输线用于将信号从一端传输到另一端，下图说明了所有传输线的一般特征 所以，可以这样理解：传输线由两条一定长度导线组成，一条是信号传播路径，另一条是信号返回路径。 2. 和电阻，电容，电感一样，传输线也是一种理想的电路元件，但是其特性却大不相同，用于仿真效果较好，但电路概念却比较复杂 3. 传输线有两个非常重要的特征：特性阻抗和时延 二 . 传输线分类 经常用到的双绞线，同轴电缆都是传输线 对于 PCB 来说，常有微带线和带状线两种 微带线通常指 PCB 外层的走线，并且只有一个参考平面 带状线是指介于两个参考平面之间的内层走线 下图为微带线和带状线示意图及其阻抗计算公式，可以从这个公式中看出，阻抗和那些因素有关，但是实际工程应用中，都是用一些专业软件进行阻抗计算，比如 Polar 三 . 传输线阻抗 先来澄清几个概念，经常会看到阻抗，特性阻抗，瞬时阻抗，严格来讲，他们是有区别的，但是万变不离其宗，它们仍然是阻抗的基本定义 . 将传输线始端的输入阻抗简称为阻抗 将信号随时遇到的及时阻抗称为瞬时阻抗 如果传输线具有恒定不变的瞬时阻抗，就称之为传输线的特性阻抗 特性阻抗描述了信号沿传输线传播时所受到的瞬态阻抗，这是影响传输线电路中信号完整性的一个主要因素

输入阻抗什么时候要高什么时候要低，与前级输出有关，与你要传递信号的方式有关 对于单向接口,要保证输入阻抗等于或大于输入阻抗. 对于双向接口,要求输入输出阻抗尽量接近,以防衰减和静端反射. 通俗理解，如果你的输出信号输出电阻大，你要确保接收端输入电阻更大，信号才能有效接收，否则按照分压，信号将失真。 对于任一个四端网络(包括有源的放大器等，及无源的衰耗器等)，在信号输入端输入电压与输入电流之比，称为输入阻抗。同样，在输出端，输出电压与输出电流之比为输出阻抗。 　　在信号的传递中，一般要求相链接的两个网络的阻抗匹配：前一个网络的输出阻抗与后一个网络的输入阻抗相等。这时链接处没有反射波存在，传输效率最高，不会产生反射的杂波等等。例如：同轴线的阻抗是75欧，电视机的天线输入处的阻抗也是75欧，达到阻抗匹配。 音频放大器输出为什么外接的阻抗要与内阻抗相等呢，这是因为只有相等时获得的功率最大，当外接阻抗小于内阻抗时，电流会增加，但内阻抗的功率大于外接的功率，而且输出电流有限制。当外接的阻抗大于内阻抗时，工作电流会减小，外接的功率也下降。所谓阻抗匹配就是这个道理 一、输入阻抗 输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。 输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样

一、什么是阻抗 在电学中，常把对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗单位为欧姆，常用Z表示，是一个复数Z= R+i( ωL–1/(ωC))。具体说来阻抗可分为两个部分，电阻(实部)和电抗(虚部)。其中电抗又包括容抗和感抗，由电容引起的电流阻碍称为容抗，由电感引起的电流阻碍称为感抗。 图1 复数表示方法 二、阻抗匹配的重要性 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间达到一种适合的搭配。阻抗匹配主要有两点作用，调整负载功率和抑制信号反射。 1、调整负载功率 假定激励源已定，那么负载的功率由两者的阻抗匹配度决定。对于一个理想化的纯电阻电路或者低频电路，由电感、电容引起的电抗值基本可以忽略，此时电路的阻抗来源主要为电阻。如图2所示，电路中电流I=U/(r+R)，负载功率P=I*I*R。由以上两个方程可得当R=r时P取得最大值，Pmax=U*U/(4*r)。 图2 负载功率调整 2、抑制信号反射 当一束光从空气射向水中时会发生反射，这是因为光和水的光导特性不同。同样，当信号传输中如果传输线上发生特性阻抗突变也会发生反射。波长与频率成反比，低频信号的波长远远大于传输线的长度，因此一般不用考虑反射问题。高频领域，当信号的波长与传输线长出于相同量级时反射的信号易与原信号混叠，影响信号质量。通过阻抗匹配可有效减少、消除高频信号反射。 图3 正常信号 图4 异常信号(反射引起超调) 三、阻抗匹配的方法

电阻的含义：在电路中对电流有阻碍作用并造成能量消耗的部分叫做电阻。 常用电阻精度： 国标E24 精度5%(碳膜电阻) 国标E96 精度1%（金属膜电阻） 参考网站：https://wenku.baidu.com/view/ffa143e84431b90d6d85c7b0.html 电阻的作用 上拉/下拉 分流 分压（采用1%精度的电阻） 限流（采用5%精度的电阻） 偏置 滤波 阻抗匹配 1.上下拉 上拉电阻就是将不确定信号钳位在高电平，电阻同时起分流作用。 下拉电阻类似 2.分流 3.分压 4.限流 5.偏置 偏置电阻一般用于共射放大电路中，主要是用来调节基极偏置电流，使晶体管有一个合适的工作点。 6.滤波 7. 阻抗匹配 阻抗匹配主要用于传输线中，以此达到所有高频的微波信号均能传递至负载点，而且几乎不会有信号反射回来源点。 来源： CSDN 作者： 潘大仙是大锤 链接： https://blog.csdn.net/weixin_37964410/article/details/104039134

背景：为统筹电路设计较全面的知识点，本人将在近期推出电路设计中各种常用器件与设计理念，如基 本元 器件电阻、电容、电感、二极管保护，存储器件 SDRAM、FLASH，PCB设计工艺DCDC电源、PCB板布线设计工艺等，希望能为大家提供些许参考。 在电路设计中，经常需要使用匹配电阻，如 闭路电视同轴电缆 、时钟数据线等， 如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢？如果不匹配，则会形成反射，能量传递不过去，降低效率；会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强，有些地方信号弱），导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备 。 关于串联 匹配 电阻其作用 ： 1、概 述 ： 高速信号线中才考虑使用这样的电阻 ， 低频情况下，一般是直接连接 。 这个电阻有两个作用 ： ① 阻抗匹配 ： 因为信号源的阻抗很低，跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可改善匹配情况，以减少反射，避免振荡等 。 ② 减少信号边沿的陡峭程度 ： 可以 减少信号边沿的陡峭程度，从而减少高频噪声以及过冲等 。 因为串联的电阻，跟信号线的分布电容以及负载的输入电容等形成一个RC 电路，这样就会降低信号边沿的陡峭程度大家知道，如果一个信号的边沿非常陡峭，含有大量的高频成分，将会辐射干扰，另外，也容易产生过冲 。 2、 详述（阻抗匹配） 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式 。

对我来说，阻抗是一个非常令人困惑的概念（术语）。以下是我第一次学习阻抗概念时脑海中出现的许多问题。同样的问题也让你烦恼吗？ 当我第一次在高中物理中学习“电阻（Resistance ）”时，它说“电阻是一种使电流变得困难的趋势”，并且它对我来说听起来困扰了我很长时间。 像往常一样，当我第一次听到“阻抗（impedance）”时，我只是试着将其转换成一种简单的语言。但是当我试图将它转换成简单的语言时，所有的混乱都开始出现，当我试图深入了解这个概念时，我会得到更多的问题。 在“电阻”和“阻抗”之间，我没有看到简单语言方面来阐述这两者之间的差异。但如果没有差异，为什么我们需要一个新的术语？所以…我会说“电阻”和“阻抗”有非常密切的关系但不完全相同。那有什么区别？这就是我将在下一节中讨论的内容。 什么是阻抗 什么是阻抗（impedance）？ 现在让我们尝试以更正式的方式定义“Impdeance”。如果我被要求用我自己的话来定义’Impedence’，我会定义“阻抗是改变（CHANGE）当前电流的任何形式的趋势，”。我在我的定义中使用了“CHANGE（改变）”这个词，而不是“OPPOSE（阻止）”或“MAKE DIFFICULT（变得困难）”。当然，“OPPOSE”或“MAKE DIFFICULT”可以是一种“改变”，但不解释“CHANGE（改变）”的所有方面。 我知道数学对你不太重要 -

基础知识 1、功率/电平（dBm）：放大器的输出能力，一般单位为w、mw、dBm 注：dBm是取1mw作基准值，以分贝表示的绝对功率电平。换算公式： 电平（dBm）=10lgw 5W → 10lg5000=37dBm 10W → 10lg10000=40dBm 20W → 10lg20000=43dBm 从上不难看出，功率每增加一倍，电平值增加3dBm 2、增益（dB）：即放大倍数，单位可表示为分贝（dB）。 即：dB=10lgA（A为功率放大倍数） 3、插损：当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减，单位用dB表示。 4、选择性：衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。-3dB带宽即增益下降3dB时的带宽，-40dB、-60dB同理。 5、驻波比（回波损耗）：行驻波状态时，波腹电压与波节电压之比（VSWR） 附：驻波比——回波损耗对照表： SWR 1.2 1.25 1.30 1.35 1.40 1.50 回波损耗（dB） 21 19 17.6 16.6 15.6 14.0 6、三阶交调：若存在两个正弦信号ω1和ω2 由于非线性作用将产生许多互调分量，其中的2ω1-ω2和2ω2-ω1两个频率分量称为三阶交调分量，其功率P3和信号ω1或ω2的功率之比称三阶交调系数M3。 即M3 =10lg P3/P1 （dBc） 7、噪声系数：一般定义为输出信噪比与输入信噪比的比值

关于串联匹配电阻其作用： 1、概述： 高速信号线中才考虑使用这样的电阻，低频情况下，一般是直接连接。这个电阻有两个作用： ① 阻抗匹配：因为信号源的阻抗很低，跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可改善匹配情况，以减少反射，避免振荡等。 ② 减少信号边沿的陡峭程度：可以减少信号边沿的陡峭程度，从而减少高频噪声以及过冲等。因为串联的电阻，跟信号线的分布电容以及负载的输入电容等形成一个RC 电路，这样就会降低信号边沿的陡峭程度大家知道，如果一个信号的边沿非常陡峭，含有大量的高频成分，将会辐射干扰，另外，也容易产生过冲。 2、 详述（阻抗匹配） 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。 阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。 我们先从直流电压源驱动一个负载入手，由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为： I=U/(R+r) 可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。 负载R上的电压为： Uo=IR=U/[1+(r/R)] 负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。 再来计算一下电阻R消耗的功率为： P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2R×r+r2)=U2×R/[(R-r)2+4×R×r]=U2/{[(R-r