用最通俗的語(yǔ)言講一講，什么是阻抗匹配？

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小編的上一篇原創(chuàng)文章講了CAN總線的終端電阻，其中提到阻抗不匹配時(shí)會(huì)引起信號(hào)反射，本文將用最通俗的語(yǔ)言讓您了解什么是阻抗匹配？什么是阻抗不匹配？

“阻抗匹配”的百度百科解釋為：阻抗匹配主要用于傳輸線上，以此來(lái)達(dá)到所有高頻的微波信號(hào)均能傳遞至負(fù)載點(diǎn)的目的，而且?guī)缀醪粫?huì)有信號(hào)反射回來(lái)源點(diǎn)，從而提升能源效益。信號(hào)源內(nèi)阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負(fù)載阻抗的大小相等且相位相同，分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為阻抗匹配。
“用人話”解釋上面阻抗匹配的定義無(wú)非以下三點(diǎn)：

阻抗匹配時(shí)傳輸線上無(wú)信號(hào)反射

信號(hào)傳輸效益最大化

負(fù)載阻抗與傳輸線阻抗大小相同、相位相同

一：阻抗匹配的原理

我們以最容易理解的直流電源和電阻（電阻≠阻抗)的例子講解阻抗匹配的原理：

上圖中R為負(fù)載電阻，r為電源E的內(nèi)阻，E為電壓源。由于r的存在，當(dāng)R很大時(shí)，電路接近開(kāi)路狀態(tài)；而當(dāng)R很小時(shí)接近短路狀態(tài)。顯然負(fù)載在開(kāi)路及短路狀態(tài)都不能獲得最大功率。

計(jì)算公式如下：

從上式可看出，當(dāng) R=r 時(shí) ，式中分母中的(R-r)的值最小為0，此時(shí)負(fù)載所獲取的功率最大。所以，當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，負(fù)載將獲得最大功率。這就是電子電路阻抗匹配的基本原理。

r對(duì)應(yīng)了電路中的輸入阻抗，R對(duì)應(yīng)了電路中的輸出阻抗。

二：復(fù)雜情況說(shuō)明

當(dāng)然，在具有電阻、電感和電容的電路里，對(duì)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(jiǎn)單相加。

如果三者是串聯(lián)的，又知道交流電的頻率f、電阻R、電感L和電容C，那么串聯(lián)電路的阻抗Z= R i( ωL–1/（ωC）)，其中R為電阻，ωL為感抗，1/（ωC）為容抗。阻抗的單位是歐。

由此可見(jiàn)，一個(gè)具體的電路，其阻抗是隨時(shí)變化的，它會(huì)隨著電流頻率的改變而改變。容抗和感抗的值除了與電容和電感本身大小有關(guān)之外，還與所工作的交流電的頻率有關(guān)。

值得注意的是，在電抗電路中，電阻R，感抗與容抗的值不能用簡(jiǎn)單的算術(shù)相加，而常用阻抗三角形法來(lái)計(jì)算。因而電抗電路要做到匹配比純電阻電路要復(fù)雜很多，除了輸入和輸出電路中的電阻成分要求相等外，還要求電抗成分大小相等符號(hào)相反（共軛匹配）；或者電阻成分和電抗成分均分別相等（無(wú)反射匹配）。

這里指的電抗X即感抗XL和容抗XC之差（僅指串聯(lián)電路來(lái)講，若并聯(lián)電路則 計(jì)算更為復(fù)雜）。滿足上述條件即稱為阻抗匹配，負(fù)載即能得到最大的功率。

三：前情回顧

回顧小編上一篇原創(chuàng)文章中講解信號(hào)反射的部分，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)r=R時(shí)，在電路中不會(huì)出現(xiàn)阻抗突變，故阻抗匹配時(shí)可以防止信號(hào)的反射；

End

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