數位式阻抗匹配器

1、输入阻抗 输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin=U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。 输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。 对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。） 2、输出阻抗 无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。 现实中的电压源，则做不到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”）。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。 3、阻抗匹配 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。 阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。 我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。再来计算一下电阻R消耗的功率为： P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2) =U2×R/[(R-r)2+4×R×r] =U2/{ [(R-r)2/R] + 4×r } 对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。 注意式中[(R-r)2/R]，当R=r时，[(R-r)2/R]可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是我们常说的阻抗匹配之一。 对于纯电阻电路，此结论同样适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变（是对于最大输出功率而言的），就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共扼匹配。在低频电路中，我们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。 从以上分析我们可以得出结论：如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，则选择大的负载R；如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时我们也会叫做阻抗失配。更多技术论文请详见：[url=http://www.midiqi.com/][color=#810081]买电器网[/color][/url]（MIDIQI.COM） [url=http://www.midiqi.com/Knowledge/Index.asp][color=#810081]知识库[/color][/url]

在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载端就会产生反射。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。 例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75Ω，而一些射频设备上则常用特征阻抗为50Ω的同轴电缆。另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300Ω的扁平平行线，这在农村使用的电视天线架上比较常见，用来做八木天线的馈线。因为电视机的射频输入端输入阻抗为75Ω，所以300Ω的馈线将与其不能匹配。实际中是如何解决这个问题的呢？不知道大家有没有留意到，电视机的附件中，有一个300Ω到75Ω的阻抗转换器（一个塑料封装的，一端有一个圆形的插头的那个东东，大概有两个大拇指那么大）。它里面其实就是一个传输线[url=http://www.midiqi.com/Shop/Product.asp?ClassId=155][color=#810081]变压器[/color][/url] [url=http://www.midiqi.com/Shop/ShowProduct.asp?ProductId=1499][color=#810081]油浸式电力变压器10KV级S11-M[/color][/url] ，将300Ω的阻抗，变换成75Ω的，这样就可以匹配起来了。这里需要强调一点的是，特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关，也不能通过使用[url=http://www.midiqi.com/Shop/Product.asp?ClassId=291][color=#0000ff]欧姆表[/color][/url] [url=http://www.midiqi.com/Shop/ShowProduct.asp?ProductId=14419][color=#0000ff]欧姆表PROVA 700 Milli[/color][/url] 来测量。为了不产生反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等，这就是传输线的阻抗匹配，如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢？如果不匹配，则会形成反射，能量传递不过去，降低效率；会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强，有些地方信号弱），导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射干扰等。当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？第一，可以考虑使用变压器来做阻抗转换，就像上面所说的电视机中的那个例子那样。第二，可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法，这在调试射频电路时常使用。第三，可以考虑使用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配，例如高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高，可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如，485总线接收器，常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。 为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题，我来举两个例子：假设你在练习拳击——打沙包。如果是一个重量合适的、硬度合适的沙包，你打上去会感觉很舒服。但是，如果哪一天我把沙包做了手脚，例如，里面换成了铁沙，你还是用以前的力打上去，你的手可能就会受不了了——这就是负载过重的情况，会产生很大的反弹力。相反，如果我把里面换成了很轻很轻的东西，你一出拳，则可能会扑空，手也可能会受不了——这就是负载过轻的情况。另一个例子，不知道大家有没有过这样的经历：就是看不清楼梯时上/下楼梯，当你以为还有楼梯时，就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。当然，也许这样的例子不太恰当，但我们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。 Q：什么是电流[url=http://www.midiqi.com/Shop/Product.asp?ClassId=4][color=#0000ff]控制器[/color][/url] [url=http://www.midiqi.com/Shop/ShowProduct.asp?ProductId=1164][color=#0000ff]凸轮控制器KT10[/color][/url] 件？ A：如果这个器件的输出参数大小和输入的电流参数大小有关，就叫该器件是“电流控制器件”，简称“流控器件”。 “电流控制器件”输入的是电流信号，是低阻抗输入，需要较大的驱动功率。例如：双极型晶体管(BJT)是电流控制器件、TTL电路是电流控制器件。Q：什么是电压控制器件？ S：如果这个器件的输出参数大小和输入的电压参数大小有关，就叫该器件是“电压控制器件”，简称“压控器件”。 “电压控制器件”输入的是电压信号，是高阻抗输入，只需要较小的驱动功率；例如：场效应晶体管(FET)是电压控制器件、MOS电路是电压控制器件。 Q：为什么BJT是电流控制器件而FET和MOS是电压控制器件？ S：BJT是通过基极电流来控制集电极电流而达到放大作用的；而FET&MOS是靠控制栅极电压来改变源漏电流，所以说BJT是电流控制器件，而FET和MOS是电压控制器件。 更多技术论文请详见：[url=http://www.midiqi.com/][color=#810081]买电器网[/color][/url]（MIDIQI.COM） [url=http://www.midiqi.com/Knowledge/Index.asp][color=#810081]知识库[/color][/url]

电阻是许多电路中有电阻的物理装置。为了提高对电阻的认识，本文介绍了电阻的铝壳电阻。通过这篇文章，您将了解铝壳电阻的作用、铝壳电阻和水泥电阻的差异以及特殊电阻。如果你对抵抗感兴趣，请继续阅读。 　　一、铝壳电阻与水泥电阻的比较 　　铝壳电阻和水泥电阻属于导线衰退电阻的范畴，但就电阻值而言，铝壳电阻与水泥电阻没有区别。水泥电阻是用水泥密封的线缠绕电阻，将电阻线缠绕在碱性耐热陶瓷上，然后用耐热、防潮和防腐蚀材料固定，将缠绕线的电阻体放在方形陶瓷盒内，用特殊的不可燃耐热水泥密封制成的。水泥电阻的外部主要是陶瓷材料。水泥制动电阻有普通水泥电阻和滑石瓷水泥电阻两种。 　　从功率的角度来看，铝壳电阻的功率可以更大，但水泥电阻最多只能达到100瓦，铝壳电阻是功率大的电阻，可以允许大电流通过。与普通电阻作用相同，但可以在电流大的情况下使用，例如与电动机串联连接，限制电动机的启动电流。阻力一般不大。水泥电阻器具有体积小、抗震、防潮、耐热、散热好、价格低等特点，广泛用于电源适配器、音响设备、音响分配器、仪器、仪表、电视、汽车等。 　　在热性能方面，最简单的比喻之一是铝壳电阻等于空调，水泥电阻等于风扇。铝壳热性能，过载时及时释放热量，电阻温度不会很高，即使在一定范围内，电阻值也不会改变，水泥电阻也可以散热。在制作过程中，铝壳电阻器内也含有特殊水泥材料，不同的是，外面包一个是铝合金，一个是瓷器。 　　二、铝壳抵抗的作用 　　1、分流和电流限制 　　铝壳电阻器和装置并联可以有效地分类，以减少该装置的电流。 　　实际上，经常使用铝壳电阻的并联电路构造分流电路以分配电路的电流。 　　2、分压作用 　　铝壳电阻与设备连接时，可以有效地划分电压，从而降低该设备的电压。 　　实际上，可以使用铝壳电阻串行电路来改变输出电压，例如收音机和扩音器的音量调节电路、半导体管工作点的偏置电路、降压电路等。3、阻抗匹配 　　铝壳电阻可以构成阻抗匹配衰减器，特性阻抗连接在其他两个网络之间，起到阻抗匹配的作用。 　　4、充电或放电 　　铝壳电阻构成部分元件和充放电电路，以达到充放电效果。 　　铝壳电阻按颜色分为两大类。一种是黄色，常被称为金电阻，也是另一种铝本色，最常用。铝壳由钝化加工制成，阳极氧化电镀处理后外形高档美观。 　　第三，什么是特殊抵抗？ 　　简而言之，特殊电阻是一种不同于一般电阻的特殊电阻。 　　特殊电阻主要有热敏电阻、减压电阻、热敏电阻、保险电阻等。 　　1、热敏电阻 　　代码：RT 　　主要特性：恒温系数热敏电阻(也称为PTC组件)，常温下只有几个欧姆到几十个欧姆的电阻值，如果通过的电流超过额定电流，几秒内就能上升到几百个[0x4e] 　　用途：正温度系数热敏电阻一般用于电机启动电路、彩色电视元件电路、自动保险丝电路。 　　负温度系数热敏祖先常用于温度补偿和温度控制电路。制造晶体管的偏置电阻，稳定晶体管的工作点。在电子温度计和自动温度控制系统(如空调、冰箱)中用作温度感应组件。 　　2、巴里斯特。 　　代码：RV 　　主要特点：电压超过压力感应电压VCMA时，电阻会迅速降低，电流会增加，从而抑制暂时的过电压。 　　用途：常用于防止家用电器或电子设备的暂时过电压。例如：显像管灯丝电路、整流电路和电源、防雷电路以及需要防止过电压的线路。 　　3、光敏电阻。 　　代码：RG 　　主要特性：阻力值与光照强度相关，光照越强，阻力值越小。一般来说，无光组时电阻在几十千欧姆以上，光组时电阻下降到几百欧姆或几十欧姆。 　　用途：主要用于光控制开关计数电路和各种光控制自动控制系统。4、保险阻力。 　　代码：RF 　　主要用途：在额定电流内起固定电阻作用。如果通过的电流超过额定电流，创芯为电子电阻丝温度迅速上升到500摄氏度，电阻丝会立即溶解，切断需要保护的电路，功率一般为0.25W - 20W。 　　用途：用于保护需要限流输出的各种电源电路中的电源或负载不受过流损坏。 [b]创芯为电子[/b]主要从事各类[b][url=https://www.szcxwdz.com]电?元器件[/url][/b]的销售。提供[b][url=https://www.szcxwdz.com]BOM配单[/url][/b]服务，减少采购物料的时间成本，在售商品超60万种，原?或代理货源直供，绝对保证原装正品，并满?客??站式采购要求，当天订单，当天发货，免费供样！