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阻抗变换和阻抗匹配的理解(2)

阻抗变换和阻抗匹配的理解(2)

阻抗匹配概念

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。

从电磁波的原理上看,电波只有在相同的介质中传播没有反射,当经过介质的边界时电磁波会发生部分反射现象,两边介质的介电常数差距越大反射就会越大,反射会造成很多电路问题:损耗、噪声、功率返回烧毁器件等等。

说回来,不同的介质就意味着阻抗不同,电路里传导的电磁波就会产生上述现象,所以阻抗匹配就阻抗相等,就是让两边没有电磁波的反射。

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阻抗匹配是为了保证能量传输损耗最小,匹配就是上一级电路的内电阻要等于下一级电路的输入电阻。可以分为低频和高频两种情况理解。

1。低频

低频领域可以用电工原理的理论,我们知道现实世界是不存在理想电源的,电源都有内电阻,在能量传输过程中,内阻本身也要消耗能量,这就是全电路欧姆定律阐明的原理:电源电动势E=I*(R+r),其中I是电流,R是负载电阻,r是电源内阻,而功率P=U*I,=I*I*R,通过计算就可以得出只有R=r时,负载获得的功率最大,这就是电子电路设计要求阻抗匹配的原因。

2。高频

在高频领域,以上的原理照样适用,只是阻抗的计算比较复杂,高频的性质是电磁波,它具有波的特性,要用电磁波传输理论来设计电路。在传输过程中要尽量减少信号反射,就要考虑传输介质的材料特性、机械形状、尺寸等一系列参数,阻抗值实际是“波阻抗”,是一种等效阻抗。如75欧高频电缆与50欧高频电缆的机械尺寸不同,波阻抗就不同,用万用表是无法测量的。
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