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聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配

时间:2022-10-08 17:06:49浏览次数:45  
标签:负载 输出阻抗 电阻 阻抗匹配 电路 聊一聊 输入阻抗

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朋友问了一个问题:“集总参数电路中,阻抗匹配(内阻=外阻)可以使负载得到最大的功率输出”这句话怎么理解?

这里涉及到几个概念:输入阻抗、输出阻抗、阻抗匹配,今天简单的聊一聊。

先了解一下阻抗的概念。

我们都知道电阻是有阻碍电流作用的,那电容电感有吗?答案是肯定的。

在百度词条中,给阻抗的定义是:在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。

阻抗一般用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,电抗由容抗和感抗组成。

所以在R、C、L的电路中,很容易得到阻抗Z为:


其中,是电阻,是虚数单位,是感抗,是容抗。

回到正题。

输出阻抗

很多电路都有输出阻抗的概念,以电源举例,我们从输出这个点看进去,把电源当做一个整体,示波器测量的正负极电阻,即可得到电源电路的输出阻抗

聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配_输出阻抗

对电源来说,输出阻抗是电源的内阻,可以将图画成下面这种形式。

聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配_输入阻抗_02

我们在电源上加一个负载。

聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配_阻抗匹配_03

可以得出负载上的电压为:


从公式可以看出和是成反比的,越大,越小;可以理解为的上拉电阻,是上拉源,上拉电阻越小,上拉能力越强,越接近。

所以一般情况下,对输出电路来说,输出阻抗是越小越好


输入阻抗

输出阻抗是针对输出电路来说的,输入阻抗是针对输入电路来说的。

下面这个图,红框内的为输入电路,为输入电压,我们将万用表接在和GND上,测量得出的电阻即为输入电路的输入阻抗,记为。

聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配_输出阻抗_04

那输入阻抗是越大越好,还是越小越好呢?看下面这个图。

作为输入,进入输入电路的点为,我们希望是无限接近的,但会受到输入阻抗的影响。

聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配_输入阻抗_05

越接近0Ω,可以理解为的下拉能力越强,电压会越接近于0,这当然不是我们想要的。反之越大,的下拉能力越弱,会越接近于。

所以很容易得出:一般情况下,输入电路的输入阻抗是越大越好。

阻抗匹配

聊完了输出阻抗和输入阻抗,那什么是阻抗匹配呢?

聊一聊输入阻抗、输出阻抗和阻抗匹配_输入阻抗_06

还是前面这个图,我们已经知道,越小,越大,那什么情况下上的功率是最大的呢?

首先负载电流为:


负载上的功率为:



其中、都是定值,即是的函数,我们利用导数来求。



令这个导数为0,即可得出,当时,功率达到最大,带入功率公式可得:


上面就很好解答了球友的问题。

这里讨论的是信号源与负载之间的阻抗匹配,当然还有如传输线特性阻抗,后面有机会再写篇文章聊一聊。

今天的文章到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。


标签:负载,输出阻抗,电阻,阻抗匹配,电路,聊一聊,输入阻抗
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