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高人总结系列!输入输出阻抗是这么回事

高人总结系列!输入输出阻抗是这么回事

输入阻抗即输入电压与电流之比,即 Ri = U/I。在同样的输入电压的情况下,如果输入阻抗很低,就需要流过较大电流,这就要考验前级的电流输出能力了;而如果输入阻抗很高,那么只需要很小的电流,这就为前级的电流输出能力减少了很大负担。所以电路设计中尽量提高输入阻抗。
再说输出阻抗,它可以看做输出端内阻 r,可以等效为一个理想信号源(电源)和这个内阻 r 的串联。把它和下级电路的输入阻抗结合起来看,就相当于一个理想信号源(电源)和内阻 r 还有下级输入阻抗 Ri 组成的回路,内阻 r 在回路中会起到分压的作用,r 越大,就会有更大的电压分配给它,而更小的分配给下级电路;反之,r 越小,则分配给下级电路的电压越大,电路的效率越高。所以,当然把输出阻抗 r 设计得越小越好了。
回过头来再说,既然输入阻抗越大越好,那么我们想办法把它设计得很大很大,岂不是最好?不然,当输入阻抗很大的时候,回路电流就会很小很小,而实际电路中,电流路径是容易被干扰的(来自其他信号的串扰,或来自空中的电磁辐射),这时只要一个很小的扰动叠加到回路电流上就会严重的干扰到信号质量。所以除非能够保证信号被很好的屏蔽,不受外界干扰,否则也不要把输入阻抗设计得过大。据说,据说啊~输入阻抗一般设计成47K,当然在这个值附近的几十K应该都可以吧~
那位说了,我选用的器件,输入阻抗就是很小,或者输出阻抗就是很大,我怎么办啊?这个简单,在输入之前或者输出之后加一级电压跟随器就解决了。
还得补充一句,前边说的,都是指电压信号,电流信号则要反过来看。如果是电流信号(电流源),那么下一级的输入阻抗越小,前一级的负载就越小;而前一级的输出阻抗则越大,就会有越多的电流进入下一级而不是消耗在本级内。对于电流信号(电流源)的输出阻抗 r,应该等效为理想电流源与之并联吧,下一级的输入阻抗再并联到上边去,基础知识不扎实了,应该翻书考证一下。
要求输出电压不因负载变化而变化,输出阻抗应尽量小,要求输出电流不因负载变化而变化,输出阻抗应尽量大。不是所有情况都要求输出阻抗尽量小。
输出阻抗与功率无关。
“阻抗匹配”是电路中搞得非常混乱的一个概念,最好不用这个概念。
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1、在什么情况下输入阻抗应尽量大或尽量小?而输出阻抗为什么尽量小?输出阻抗与功率存在什么关系?
输入输出阻抗的确定是有前提的,无前提的说其是否应该尽量的大或尽量的小没有意义。一般而言,如果强调的是电压特性的话,通常要求具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗;而相对应的,如果强调的是电流特性的话,则通常要求具有较低的输入阻抗和较高的输出阻抗。另要注意的是,通常讨论的是动态阻抗,而忽略直流偏置。
2、输入输出阻抗与阻抗匹配有什么关系?是否应考虑高低频的情况?
电路中的电流和电压是“左膀右臂”,缺了谁都不行。这个概念在电尺寸(波长)和电路尺寸相近的情况下特别重要。如在高频电路中,孤立的电流和电压通常被一个貌似特别的“功率波”替代就是例证。阻抗匹配原则上就是针对“功率波”提出的。
虽然阻抗匹配在电尺寸(波长)和电路尺寸相近的情况下(一般定为波长小于电路尺寸的十倍)必须予以考虑,但通常也只是考虑电路中的“走线”——传输线。因此,匹配只考虑器件间的连接上,即器件输出和输入的阻抗匹配,而将器件还是看成一个集总参数的东西。当然到了微波段时,情况可能变得更为复杂。
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输出阻抗越小,带负载能力越强,输入阻抗越大,与外部电路的隔离效果越好,阻抗匹配感觉就是为了消除各个电路功能模块之间的影响。
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简单的说在射频电路中,因为要获得最大功率,所以负载阻抗和源的戴维南等效阻抗成共轭关系就行了。这样电路电抗为零,实部相等,获得最大功率。
输入输出阻抗,通常我们容易获得的是电压源,比如音频功放电路,这样就要求输入阻抗大,输出阻抗小,所以电路全局负反馈清一色的是电压串联负反馈。当然在光通信应用中很多时候是电流型的,这时情况就不一样了。总之,采用何种形式的负反馈始终与输入输出阻抗有关。
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