本文中,小編將對阻抗匹配予以介紹,如果你想對它的詳細情況有所認識,或者想要增進對它的了解程度,不妨請看以下內容哦。
一、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,那么負載的功率由兩者的阻抗匹配度決定。對于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(fā)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(fā)生特性阻抗突變也會發(fā)生反射。波長與頻率成反比,低頻信號的波長遠遠大于傳輸線的長度,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于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)
二、阻抗匹配分類
大體上,阻抗匹配有兩種,一種是透過改變阻抗力(lumped-circuit matching),另一種則是調整傳輸線的波長(transmission line matching)。
要匹配一組線路,首先把負載點的阻抗值除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化,然后把數值劃在史密夫圖表上。
1、改變阻抗力
把電容或電感與負載串聯起來,即可增加或減少負載的阻抗值,在圖表上的點會沿著代表實數電阻的圓圈走動。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點會以圖中心旋轉180度,然后才沿電阻圈走動,再沿中心旋轉180度。重復以上方法直至電阻值變成1,即可直接把阻抗力變?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?
2、調整傳輸線
由負載點至來源點加長傳輸線,在圖表上的圓點會沿著圖中心以逆時針方向走動,直至走到電阻值為1的圓圈上,即可加電容或電感把阻抗力調整為零,完成匹配。
阻抗匹配則傳輸功率大,對于一個電源來講,單它的內阻等于負載時,輸出功率最大,此時阻抗匹配。最大功率傳輸定理,如果是高頻的話,就是無反射波。對于普通的寬頻放大器,輸出阻抗50Ω,功率傳輸電路中需要考慮阻抗匹配,可是如果信號波長遠遠大于電纜長度,即纜長可以忽略的話,就無須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時,要求負載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等,此時的傳輸不會產生反射,這表明所有能量都被負載吸收了。反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時,為了防止信號的反射,要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個大約的數字,一般規(guī)定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對絞線則為 100歐姆,只是取個整而已,為了匹配方便。
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