為什麼要進行阻抗匹配?

2021-01-03 OFweek維科網

電子行業的工程師經常會遇到阻抗匹配問題。什麼是阻抗匹配，為什麼要進行阻抗匹配？本文帶您一探究竟！

一、什麼是阻抗

在電學中，常把對電路中電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗單位為歐姆，常用Z表示，是一個複數Z＝ R＋i（ ωL–1／（ωC））。具體說來阻抗可分為兩個部分，電阻（實部）和電抗（虛部）。其中電抗又包括容抗和感抗，由電容引起的電流阻礙稱為容抗，由電感引起的電流阻礙稱為感抗。

圖1 複數表示方法

二、阻抗匹配的重要性

阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間達到一種適合的搭配。阻抗匹配主要有兩點作用，調整負載功率和抑制信號反射。

1、調整負載功率

假定激勵源已定，那麼負載的功率由兩者的阻抗匹配度決定。對於一個理想化的純電阻電路或者低頻電路，由電感、電容引起的電抗值基本可以忽略，此時電路的阻抗來源主要為電阻。如圖2所示，電路中電流I＝U／（r＋R），負載功率P＝I＊I＊R。由以上兩個方程可得當R＝r時P取得最大值，Pmax＝U＊U／（4＊r）。

圖2 負載功率調整

2、抑制信號反射

當一束光從空氣射向水中時會發生反射，這是因為光和水的光導特性不同。同樣，當信號傳輸中如果傳輸線上發生特性阻抗突變也會發生反射。波長與頻率成反比，低頻信號的波長遠遠大於傳輸線的長度，因此一般不用考慮反射問題。高頻領域，當信號的波長與傳輸線長出於相同量級時反射的信號易與原信號混疊，影響信號質量。通過阻抗匹配可有效減少、消除高頻信號反射。

圖3 正常信號

圖4 異常信號（反射引起超調）

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