高人總結(jié),輸入輸出阻抗是這么回事
輸入阻抗即輸入電壓與電流之比,即 Ri = U/I。在同樣的輸入電壓的情況下,如果輸入阻抗很低,就需要流過較大電流,這就要考驗(yàn)前級的電流輸出能力了;而如果輸入阻抗很高,那么只需要很小的電流,這就為前級的電流輸出能力減少了很大負(fù)擔(dān)。所以電路設(shè)計(jì)中盡量提高輸入阻抗。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201603/288804.htm再說輸出阻抗,它可以看做輸出端內(nèi)阻 r,可以等效為一個(gè)理想信號源(電源)和這個(gè)內(nèi)阻 r 的串聯(lián)。把它和下級電路的輸入阻抗結(jié)合起來看,就相當(dāng)于一個(gè)理想信號源(電源)和內(nèi)阻 r 還有下級輸入阻抗 Ri 組成的回路,內(nèi)阻 r 在回路中會起到分壓的作用,r 越大,就會有更大的電壓分配給它,而更小的分配給下級電路;反之,r 越小,則分配給下級電路的電壓越大,電路的效率越高。所以,當(dāng)然把輸出阻抗 r 設(shè)計(jì)得越小越好了。
回過頭來再說,既然輸入阻抗越大越好,那么我們想辦法把它設(shè)計(jì)得很大很大,豈不是最好?不然,當(dāng)輸入阻抗很大的時(shí)候,回路電流就會很小很小,而實(shí)際電路中,電流路徑是容易被干擾的(來自其他信號的串?dāng)_,或來自空中的電磁輻射),這時(shí)只要一個(gè)很小的擾動疊加到回路電流上就會嚴(yán)重的干擾到信號質(zhì)量。所以除非能夠保證信號被很好的屏蔽,不受外界干擾,否則也不要把輸入阻抗設(shè)計(jì)得過大。據(jù)說,據(jù)說啊~輸入阻抗一般設(shè)計(jì)成47K,當(dāng)然在這個(gè)值附近的幾十K應(yīng)該都可以吧~
那位說了,我選用的器件,輸入阻抗就是很小,或者輸出阻抗就是很大,我怎么辦啊?這個(gè)簡單,在輸入之前或者輸出之后加一級電壓跟隨器就解決了。
還得補(bǔ)充一句,前邊說的,都是指電壓信號,電流信號則要反過來看。如果是電流信號(電流源),那么下一級的輸入阻抗越小,前一級的負(fù)載就越小;而前一級的輸出阻抗則越大,就會有越多的電流進(jìn)入下一級而不是消耗在本級內(nèi)。對于電流信號(電流源)的輸出阻抗 r,應(yīng)該等效為理想電流源與之并聯(lián)吧,下一級的輸入阻抗再并聯(lián)到上邊去,基礎(chǔ)知識不扎實(shí)了,應(yīng)該翻書考證一下。
要求輸出電壓不因負(fù)載變化而變化,輸出阻抗應(yīng)盡量小,要求輸出電流不因負(fù)載變化而變化,輸出阻抗應(yīng)盡量大。不是所有情況都要求輸出阻抗盡量小。
輸出阻抗與功率無關(guān)。
“阻抗匹配”是電路中搞得非?;靵y的一個(gè)概念,最好不用這個(gè)概念。
1、在什么情況下輸入阻抗應(yīng)盡量大或盡量小?而輸出阻抗為什么盡量小?輸出阻抗與功率存在什么關(guān)系?
輸入輸出阻抗的確定是有前提的,無前提的說其是否應(yīng)該盡量的大或盡量的小沒有意義。一般而言,如果強(qiáng)調(diào)的是電壓特性的話,通常要求具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗;而相對應(yīng)的,如果強(qiáng)調(diào)的是電流特性的話,則通常要求具有較低的輸入阻抗和較高的輸出阻抗。另要注意的是,通常討論的是動態(tài)阻抗,而忽略直流偏置。
2、輸入輸出阻抗與阻抗匹配有什么關(guān)系?是否應(yīng)考慮高低頻的情況?
電路中的電流和電壓是“左膀右臂”,缺了誰都不行。這個(gè)概念在電尺寸(波長)和電路尺寸相近的情況下特別重要。如在高頻電路中,孤立的電流和電壓通常被一個(gè)貌似特別的“功率波”替代就是例證。阻抗匹配原則上就是針對“功率波”提出的。
雖然阻抗匹配在電尺寸(波長)和電路尺寸相近的情況下(一般定為波長小于電路尺寸的十倍)必須予以考慮,但通常也只是考慮電路中的“走線”——傳輸線。因此,匹配只考慮器件間的連接上,即器件輸出和輸入的阻抗匹配,而將器件還是看成一個(gè)集總參數(shù)的東西。當(dāng)然到了微波段時(shí),情況可能變得更為復(fù)雜。
輸出阻抗越小,帶負(fù)載能力越強(qiáng),輸入阻抗越大,與外部電路的隔離效果越好,阻抗匹配感覺就是為了消除各個(gè)電路功能模塊之間的影響。
簡單的說在射頻電路中,因?yàn)橐@得最大功率,所以負(fù)載阻抗和源的戴維南等效阻抗成共軛關(guān)系就行了。這樣電路電抗為零,實(shí)部相等,獲得最大功率。
輸入輸出阻抗,通常我們?nèi)菀撰@得的是電壓源,比如音頻功放電路,這樣就要求輸入阻抗大,輸出阻抗小,所以電路全局負(fù)反饋清一色的是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。當(dāng)然在光通信應(yīng)用中很多時(shí)候是電流型的,這時(shí)情況就不一樣了??傊?,采用何種形式的負(fù)反饋始終與輸入輸出阻抗有關(guān)。
阻抗定義
在具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成,但不是三者簡單相加。阻抗的單位是歐。在直流電中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質(zhì)都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質(zhì)稱作良導(dǎo)體,如金屬等;電阻極大的物質(zhì)稱作絕緣體,如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導(dǎo)體叫做半導(dǎo)體,而超導(dǎo)體則是一種電阻值幾近于零的物質(zhì)。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。它們的計(jì)量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)系,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關(guān)系式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對于一個(gè)具體電路,阻抗不是不變的,而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯(lián)電路中,電路的阻抗一般來說比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。在電感和電容并聯(lián)電路中,諧振的時(shí)候阻抗增加到最大值,這和串聯(lián)電路相反。
一、輸入阻抗
輸入阻抗是指一個(gè)電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個(gè)電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個(gè)電阻的兩端,這個(gè)電阻的阻值,就是輸入阻抗。
輸入阻抗跟一個(gè)普通的電抗元件沒什么兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對于電壓驅(qū)動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負(fù)載就越輕,因而就越容易驅(qū)動,也不會對信號源有影響;而對于電流驅(qū)動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負(fù)載就越輕。因此,我們可以這樣認(rèn)為:如果是用電壓源來驅(qū)動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅(qū)動的,則阻抗越小越好(注:只適合于低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時(shí),也要考慮 阻抗匹配問題。
二、輸出阻抗
無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個(gè)信號源的內(nèi)阻。本來,對于一個(gè)理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應(yīng)該為0,或理想電流源的阻抗應(yīng)當(dāng)為無窮大。輸出阻抗在電路設(shè)計(jì)最特別需要注意。
但現(xiàn)實(shí)中的電壓源,則不能做到這一點(diǎn)。我們常用一個(gè)理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻r的方式來等效一個(gè)實(shí)際的電壓源。這個(gè)跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內(nèi)阻了。當(dāng)這個(gè)電壓源給負(fù)載供電時(shí),就會有電流I從這個(gè)負(fù)載上流過,并在這個(gè)電阻上產(chǎn)生I×r的電壓降。這將導(dǎo)致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關(guān)于為什么會限制最大輸出功率,請看后面的“阻抗匹配”一問)。同樣的,一個(gè)理想的電流源,輸出阻抗應(yīng)該是無窮大,但實(shí)際的電路是不可能的。
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