了解輸入阻抗和輸出阻抗

 

首先，輸入阻抗

 

輸入阻抗是指電路輸入的等效阻抗。將電壓源U添加到輸入端并測量輸入端的電流I，然后輸入阻抗Rin為U / I.您可以將輸入視為電阻的兩端，其電阻值是輸入阻抗。輸入阻抗與普通電抗元件的輸入阻抗沒有什么不同，后者反映了當前阻塞的大小。對于電壓驅動電路，輸入阻抗越大，電壓源負載越輕，驅動越容易，并且不影響信號源，而對于電流驅動電路，輸入阻抗越小，電流源上的負載較輕。因此，我們可以認為：如果是由電壓源驅動，輸入阻抗越大越好;如果是由電流源驅動，阻抗越小越好（注意：只適用于低頻電路，在高頻電路中，還要考慮阻抗匹配問題。）另外，如果你想獲得最大輸出功率

 

還應考慮阻抗匹配問題

 

二，輸出阻抗無論信號源，放大器和電源如何，都存在輸出阻抗問題。輸出阻抗是信號源的內阻。最初，對于理想的電壓源（包括電源），內部電阻應為0，或理想電流源的阻抗應為無窮大。電路設計中的輸出阻抗是最特別關注但真正的電壓源，你不能這樣做。我們經常使用理想電壓源與電阻器R方法串聯以等效實際電壓源。該電阻r與理想電壓源串聯，是（信號源/放大器輸出/電源）的內部電阻。當此電壓源為負載供電時，將有電流I流過負載，

 

并且在該電阻上產生IXR的電壓降。這將導致功率輸出電壓下降，從而限制最大輸出功率（如果最大輸出功率受限，請參見后面的“阻抗匹配”問題）。同樣，理想的電流源，輸出阻抗應無限大，但實際電路是不可能的

 

三。阻抗匹配

 

阻抗匹配是指信號源或傳輸線與負載之間的合適匹配方法。阻抗匹配分為低頻和高頻情況。讓我們從直流電壓源開始來驅動負載。由于實際的電壓源，總有內阻（見輸出阻抗Q），我們可以把一個實際的電壓源，相當于一個理想的電壓源用一個電阻R系列型號。假設負載電阻為R，電源EMF為U，內部電阻為R，那么我們可以計算出流經電阻R的電流為：I = U /（R + r），可以看出負載電阻R越小，輸出電流越大。負載R上的電壓為：Uo = IR = U / [1+（r / R）]，可以看出負載電阻R越大，

 

輸出電壓Uo越高。然后計算電阻器R消耗的功率是：

 

P = i2xr = [U /（R + R）] 2XR = u2xr /（R2 + 2XRXR + R2）

 

= U2xr / [（r-r）2 + 4XRXR]

 

= U2 / {[（r-r）2 / R] + 4XR}對于給定的信號源，其內部電阻r是固定的，而負載電阻R由我們選擇。在音符[（RR）2 / R]中，當R = r時，[（rr）2 / R]可以得到最小值0，此時最大輸出功率pmax = u2 /（4XR）可以在負載電阻R.也就是說，當負載電阻等于信號源的內阻時，負載可以獲得最大輸出功率，這是我們常說的阻抗匹配之一。對于純電阻電路，該結論也適用于低頻電路和高頻電路。當AC電路包含電容或感知阻抗時，結論會發生變化，即需要信號源和負載阻抗，虛部彼此相反，這稱為共同的阻塞匹配。在低頻電路中，我們一般不考慮傳輸線匹配問題，只考慮信號源與負載之間的情況，因為低頻信號相對于傳輸線的波長很長，傳輸線可以視為“短線”，反射可以即使反射回來，它也與原始信號相同）。從上面的分析，我們可以得出結論，如果我們需要一個大的輸出電流，我們選擇一個小的負載R，如果我們需要一個大的輸出電壓，選擇一個大的負載R;如果我們需要最大輸出功率，則選擇與信號源內阻匹配的電阻R.有時t這是另一層阻抗不匹配，例如，某些儀器輸出是在特定負載條件下設計的，如果負載條件發生變化，它們可能無法達到原始性能，那么我們也稱之為阻抗不匹配。在高頻電路中，我們還必須考慮反射問題。當信號的頻率非常高時，信號的波長很短，當波長較短并且傳輸線的長度可以比??較時，疊加在原始信號上的反射信號會改變原始信號的形狀。信號。在負載端生成反射。為什么阻抗不匹配會產生反射和特征阻抗求解方法，涉及二階偏微分方程解，這里我們不再贅述，可以對電磁場和微波書中的傳輸線理論感興趣。傳輸線的特征阻抗（也稱為特征阻抗）

 

由傳輸線的結構和材料決定，并且與傳輸線的長度以及信號的幅度和頻率無關。例如，常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75Ω，而一些常用的射頻設備特性阻抗為50Ω同軸電纜。還有一種常見的傳輸線是平行的，具有300Ω的特征阻抗，這在農村地區使用的電視天線機架上更常見，用于制作八個木質天線的饋線。由于電視RF輸入的輸入阻抗為75Ω，因此300Ω饋線不匹配。在實踐中，如何解決這個問題？我不知道你是否注意到電視配件，有一個300Ω到75Ω的阻抗轉換器（塑料封裝，一端帶圓形插頭的大小約為兩個大小）。它實際上是一個傳輸線變壓器，阻抗為300歐姆，改為75Ω，因此可以匹配。重要的是要強調特征阻抗不是我們通常理解的電阻的概念，它與傳輸線的長度無關，并且不能通過使用歐姆表來測量。為了不產生反射，如果阻抗不匹配會產生任何不良后果，那么負載阻抗應該等于傳輸線的特征阻抗，這是傳輸線的阻抗匹配？如果它不匹配，它將形成一個反射

 

在傳輸線上形成駐波（簡單的理解是一些地方在某些地方具有強信號和弱信號），導致傳輸線的有效功率容量減小;功率發射不會消失，甚至可能損壞發射設備。如果電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配，則會引起沖擊，輻射干擾當阻抗不匹配時，有什么方法可以匹配？首先，考慮使用變壓器進行阻抗轉換，就像上面的電視機一樣。其次，您可以考慮使用串聯/并聯電容器或電感器，這些電容器通常用于調試RF電路。第三，您可以考慮使用串聯/并聯電阻的方法。有些驅動器具有低阻抗，可以連接合適的電阻以匹配傳輸線，例如高速信號線，有時與數十歐元的電阻串聯。一些接收器的輸入阻抗相對較高，并聯電阻的方法可用于匹配傳輸線，例如485總線接收器，

 

120歐元的匹配電阻通常與數據線終端并聯。為了幫助您理解阻抗不匹配時的反射問題，讓我舉兩個例子：假設您正在練習拳擊沙袋。如果它是一個合適的，難以使用的沙袋，你會覺得很舒服。但是，如果有一天我篡改沙袋，例如，它被鐵沙取代，你仍然用過去的力量擊打它，你的手可能難以承受 - 這是超載的情況，這可以產生很多反彈相反，如果我用非常輕和輕的東西替換內部，當你打孔時你可能是空的，你的手可能是無法忍受的 - 這是負載太輕的地方。另一個例子，

 

我不知道你是否曾經有過這樣的經歷：只是看不到樓梯上下樓梯，當你認為有樓梯時，會有“負荷不匹配”的感覺。當然，也許這樣的例子不合適，但我們可以用它來理解負載不匹配時的反射。為什么前置放大器的輸入電平阻抗很高？

 

增加阻抗的方法有哪些方法高輸入阻抗表示??電路吸收的電源（或前級電路的輸出）功耗低，電源或前級可以驅動更多負載。

 

對于測量電路，如電子電壓表，示波器等，需要高輸入阻抗，以便對被測電路的影響小l訪問儀表后盡可能 改進方法：（1）場效應管，輸入阻抗自然高。 （2）使用自升式方法增加輸入阻抗。

 

（3）使用共用的放大器電路，晶體管放大器電路的輸入電平一般連接到一個共同的集合。理想情況下，電壓驅動的后電路僅吸收來自前級的電壓，沒有電流，并且不吸收功率，前級幾乎為空，因此阻抗越大，驅動越容易。

 

實際上，后置輸入阻抗只能接近無窮大，如真空管或CMOS器件輸入可以達到GΩ級別，前級吸入電流及其微小。

 

如Fet，屬于電壓驅動型，由其電路組成，是電壓驅動電路，因為其輸入阻抗很大，其輸入電流可忽略不計，則忽略功耗;

 

另一方面，晶體管屬于電流驅動型，它是電流驅動型的電路，因為它需要注入電流才能工作，雖然它的輸入阻抗相對較小，但仍會產生一定的功耗。

 

個人理解：所謂的輸入阻抗主要與電路本身消耗的功率有關（可以理解為無意義的損耗），對于電壓驅動電路，阻抗越大，電流越小，P = I * I * R，電流驅動電路越小，阻抗越小，P = I * I * R越小，功耗越小，因此對于后級電路，

 

您可以輸出更大的功率。