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为什么要进行阻抗匹配?

导读: 电子行业的工程师经常会遇到阻抗匹配问题。什么是阻抗匹配,为什么要进行阻抗匹配?

电子行业的工程师经常会遇到阻抗匹配问题。什么是阻抗匹配,为什么要进行阻抗匹配?本文带您一探究竟!

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。

为什么要进行阻抗匹配?

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)。

为什么要进行阻抗匹配?

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。

为什么要进行阻抗匹配?

图3 正常信号

为什么要进行阻抗匹配?

图4 异常信号(反射引起超调)

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