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关于输入、输出阻抗和阻抗匹配的问题

1年前浏览1048
今天给大家分享朋友写的一篇文章,关于阻抗问题。在这之前,先了解几个概念:输入阻抗、输出阻抗、阻抗匹配。
先了解一下阻抗的概念。
我们都知道电阻是有阻碍电流作用的,那电容电感有吗?答案是肯定的。
在百度词条中,给阻抗的定义是:在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗一般用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,电抗由容抗和感抗组成。
所以在R、C、L的电路中,很容易得到阻抗Z为:
 
其中,  是电阻,  是虚数单位,  是感抗,  是容抗。
之前写过一篇文章,关于阻容感的等效模型,可以看看:眼见不一定为实!电阻、电容和电感的实际等效模型
回到正题。

输出阻抗

很多电路都有输出阻抗的概念,以电源举例,我们从输出这个点看进去,把电源当做一个整体,示波器测量  的正负极电阻,即可得到电源电路的输出阻抗
对电源来说,输出阻抗  是电源  的内阻,可以将图画成下面这种形式。
我们在电源上加一个负载  
可以得出负载上的电压  为:
 
从公式可以看出  和  是成反比的,  越大,  越小;可以理解  为  的上拉电阻,  是上拉源,上拉电阻越小,上拉能力越强,  越接近  
所以一般情况下,对输出电路来说,输出阻抗是越小越好

输入阻抗

输出阻抗是针对输出电路来说的,输入阻抗是针对输入电路来说的。
下面这个图,红框内的为输入电路,  为输入电压,我们将万用表接在  和GND上,测量得出的电阻即为输入电路的输入阻抗,记为  
那输入阻抗是越大越好,还是越小越好呢?看下面这个图。
 作为输入,进入输入电路的点为  ,我们希望  是无限接近  的,但  会受到输入阻抗  的影响。
 越接近0Ω,可以理解为  的下拉能力越强,  电压会越接近于0,这当然不是我们想要的。反之  越大,  的下拉能力越弱,  会越接近于  
所以很容易得出:一般情况下,输入电路的输入阻抗是越大越好。

阻抗匹配

聊完了输出阻抗和输入阻抗,那什么是阻抗匹配呢?
还是前面这个图,我们已经知道,  越小,  越大,那什么情况下  上的功率是最大的呢?
首先负载电流  为:
 
负载上的功率  为:
 
其中  、  都是定值,即  是  的函数,我们利用导数来求  
 
令这个导数为0,即可得出,当  时,功率达到最大,带入功率  公式可得:
 
上面就很好解答了球友的问题。
这里讨论的是信号源与负载之间的阻抗匹配,当然还有如传输线特性阻抗,后面有机会再写篇文章聊一聊。

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来源:8号线攻城狮
电源电路
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首次发布时间:2023-06-18
最近编辑:1年前
8号线攻城狮
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