在具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成,但不是三者簡單相加。阻抗的單位是歐。在直流電中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質(zhì)都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質(zhì)稱作良導(dǎo)體,如金屬等;電阻極大的物質(zhì)稱作絕緣體,如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導(dǎo)體叫做半導(dǎo)體,而超導(dǎo)體則是一種電阻值幾近于零的物質(zhì)。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。它們的計(jì)量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關(guān)系,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關(guān)系式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對于一個具體電路,阻抗不是不變的,而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯(lián)電路中,電路的阻抗一般來說比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。在電感和電容并聯(lián)電路中,諧振的時候阻抗增加到最大值,這和串聯(lián)電路相反。
輸入阻抗是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。
輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什么兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對于電壓驅(qū)動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負(fù)載就越輕,因而就越容易驅(qū)動,也不會對信號源有影響;而對于電流驅(qū)動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負(fù)載就越輕。因此,我們可以這樣認(rèn)為:如果是用電壓源來驅(qū)動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅(qū)動的,則阻抗越小越好(注:只適合于低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮 阻抗匹配問題。
無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內(nèi)阻。本來,對于一個理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應(yīng)該為0,或理想電流源的阻抗應(yīng)當(dāng)為無窮大。輸出阻抗在電路設(shè)計(jì)最特別需要注意。
但現(xiàn)實(shí)中的電壓源,則不能做到這一點(diǎn)。我們常用一個理想電壓源串聯(lián)一個電阻r的方式來等效一個實(shí)際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內(nèi)阻了。當(dāng)這個電壓源給負(fù)載供電時,就會有電流I從這個負(fù)載上流過,并在這個電阻上產(chǎn)生I×r的電壓降。這將導(dǎo)致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關(guān)于為什么會限制最大輸出功率,請看后面的“阻抗匹配”一問)。同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應(yīng)該是無窮大,但實(shí)際的電路是不可能的。
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