0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

h1654155282.3538 来源:网络整理 2018-03-30 16:08 次阅读

阻抗匹配简介

阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。

为什么要阻抗匹配_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)。

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

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。

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

是否什么时候都要考虑阻抗匹配?

在普通的宽频带放大器中,因为输出阻抗为50Ω,所以需要考虑在功率传输电路中进行阻抗匹配。但是,实际上当电缆的长度对于信号的波长来说可以忽略不计时,就勿需阻抗匹配的。

考虑信号频率为1MHz,其波长在空气中为300m,在同轴电缆中约为200m。在通常使用的长度为1m左右的同轴电缆中,是在完全可忽略的范围之内。(图H)

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

如果存在阻抗,那么在阻抗上就会产生功率消耗,所以不做阻抗匹配其结果就会使放大器的输出功率发生无用的浪费。(图J)

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

电路阻抗大好还是小好

1、如果是运放的话是这样的,输入阻抗大,偏置电流就小,输出阻抗小,负载能力就大。

2、不同的电路环境对输入和输出阻抗的要求是不同的。不简单地用大小来说明,比如在弱信号放大电路的输入电路,就要求是输入电阻越大越好但是在功率承接转换电路中它的输入电路就不是这样了,它要示的是阻抗匹配,也就是尽量叫输入阻抗等于前接电路的输出阻抗!

输出阻抗也不都是越小越好。大家都知道带动喇叭的输出电路它的输出阻抗也是等于喇叭的电阻是最好的!

阻抗匹配的方法

阻抗匹配的方法主要有两个,一是改变组抗力,二是调整传输线。

改变阻抗力就是通过电容、电感与负载的串并联调整负载阻抗值,以达到源和负载阻抗匹配。

调整传输线是加长源和负载间的距离,配合电容和电感把阻抗力调整为零。此时信号不会发生发射,能量都能被负载吸收。高速PCB布线中,一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆。一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线(差分)为85-100欧姆。

阻抗匹配的应用

1、功放与音箱

无论是定阻抗式还是定电压式输出的功放,只有喇叭的总功率和功放的总功率相等时才能得到最佳的工作状态。音箱系统若要完全达到匹配是非常困难的,它的音频成分总是在不停的变化,好在音箱系统对阻抗匹配度要求并不高。最常见到的喇叭阻抗的标示值是8欧姆,它表示当输入1KHz的正弦波信号,它呈现的阻抗值是八欧姆;或者是在喇叭的工作频率响应范围内,平均阻抗为8欧姆。

图5 音箱

2、PCB走线

高频领域中,信号频率对PCB走线的阻抗值影响非常大。一般来说当数字信号边沿时间小于1ns或者模拟信号频率超过300M时就要考虑阻抗问题。PCB走线阻抗主要来自寄生的电容、电阻、电感系数,主要因素有材料介电常数、线宽、线厚乃至焊盘的厚度等。PCB 阻抗的范围是 25 至120 欧姆,USB、 LVDS、 HDMISATA等一般要做85-100欧姆阻抗控制。

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

图6 走线匹配阻抗

3、天线设计

研究天线阻抗的主要目的是为实现天线和馈线间的匹配。发射信号时应使发射天线与馈线的特性阻抗相等,以获得最好的信号增益。接收信号时天线与负载应做共轭匹配,接收机(负载)阻抗一般认为只有实数部分,因此需要用匹配网络来除去天线的电抗部分并使它们的电阻部分相等。图7为天线阻抗匹配时常用的π型网络,使用网络分析仪测量阻抗以确定 C1、C2、C3 的取值,完成阻抗匹配。

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

图7 π型电路

4、终端匹配电阻

在设计CAN总线、485总线时常需要在差分线两端加终端电阻(匹配电阻),以减少由特性阻抗突变造成的信号反射。如下图CAN总线网络,双绞线特性阻抗为120欧姆,若不加终端电阻两端直接悬空,空气的特性阻抗为无穷大。此时,极易出现图4所示的信号反射。

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

图8 CAN总线网络

对于CAN总线来说,由于收发器对信号电平判断的采样点位置普遍靠后,因此信号反射一般不会影响通信错误率。反射会影响产品的EMI特性,最直接的表现就是眼图实验效果差,存在两个异常凸起。

为什么要阻抗匹配_电路阻抗大好还是小好

图9 CAN总线眼图

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 阻抗匹配
    +关注

    关注

    13

    文章

    327

    浏览量

    30395
  • 阻抗
    +关注

    关注

    17

    文章

    891

    浏览量

    45308
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    浅析阻抗匹配及其应用

     阻抗匹配(impedance matching)信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同,或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同,分别称为传输线的输入端或输出
    发表于 05-05 10:14 2279次阅读
    浅析<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>及其应用

    阻抗匹配

    说:阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体器件,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中,电路阻抗一般来说
    发表于 06-01 09:08

    什么是阻抗匹配原理?什么是负载阻抗匹配

    信号或广泛电能在传输过程中,为实现信号的无反射传输或最大功率传输,要求电路连接实现阻抗匹配阻抗匹配关系着系统的整体性能,实现匹配可使系统性能达到最优。
    发表于 08-20 07:23

    为什么阻抗匹配

    为什么阻抗匹配?高速数字电路系统中常用的端接方式
    发表于 03-04 08:44

    电路阻抗匹配设计

    电路阻抗匹配设计
    发表于 08-12 18:37 0次下载

    什么是阻抗匹配

     什么是阻抗匹配?   阻抗匹配(Imped
    发表于 09-25 14:21 4324次阅读

    什么是阻抗匹配以及为什么要阻抗匹配

    什么是阻抗匹配以及为什么要阻抗匹配,个人收集整理了很久的资料,大家根据自己情况,有选择性的下载吧~
    发表于 10-28 10:01 59次下载

    阻抗匹配怎样理解

    阻抗匹配(impedance matching)信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同,或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同,分别称为传输线的输入端或输出端
    发表于 11-08 15:15 28次下载

    阻抗匹配电路在滤波器测试中的应用

     阻抗匹配(impedance matching) 信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同,或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同,分别称为传输线的输入端或输
    发表于 11-10 15:51 8064次阅读
    <b class='flag-5'>阻抗匹配电路</b>在滤波器测试中的应用

    怎样理解阻抗匹配_pcb阻抗匹配如何计算

    本文主要介绍的是阻抗匹配,首先介绍了阻抗匹配条件,其次阐述了如何理解阻抗匹配及常见阻抗匹配的方式,最后介绍了pcb阻抗匹配如何计算,具体的跟
    发表于 05-02 17:11 3.9w次阅读
    怎样理解<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>_pcb<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>如何计算

    阻抗匹配是什么意思_阻抗匹配原理详解

    本文主要详解什么是阻抗匹配,首先介绍了输入及输出阻抗是什么,其次介绍了阻抗匹配的原理,最后阐述了阻抗匹配的应用领域,具体的跟随小编一起来了解一下吧。
    的头像 发表于 05-03 11:42 4.8w次阅读
    <b class='flag-5'>阻抗匹配</b>是什么意思_<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>原理详解

    怎样理解阻抗匹配

    状态产生明显的影响。对于低频电路和高频电路阻抗匹配有很大的不同。 在理解阻抗匹配前,先要搞明白输入阻抗和输出
    发表于 02-11 15:36 17次下载
    怎样理解<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>?

    什么是阻抗匹配?高速PCB设计为什么要控制阻抗匹配

    什么是阻抗匹配?高速PCB设计为什么要控制阻抗匹配阻抗匹配是指在电路传输信号时,控制电路中信号源、传输线和负载之间的
    的头像 发表于 10-30 10:03 959次阅读

    什么是阻抗匹配?影响阻抗的因素?

    什么是阻抗匹配?影响阻抗的因素?  阻抗匹配是在电子电路中为了提高功率传输效率而进行的一种电性特性调整方法。当能量从一个电路传输到另一个
    的头像 发表于 12-21 11:31 480次阅读

    为什么要阻抗匹配?怎么进行阻抗匹配

    (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。 阻抗匹配的理想模型 射频工程师大都遇到过匹配阻抗的问题,通俗的讲,阻抗匹配的目的是确
    发表于 01-02 16:59 447次阅读
    为什么要<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>?怎么进行<b class='flag-5'>阻抗匹配</b>?