原创 关于阻抗匹配.2(转)

　　1．纯电阻电路

　　在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R的用电器，接在一个电动势为E、内阻为r的电池组上（见图1），在什么条件下电源输出的功率最大呢？当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这就是纯电阻电路的功率匹配．假如换成交流电路，同样也必须满足R=r这个条件电路才能匹配．

　　2．电抗电路

　　电抗电路要比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感．元件，并工作于低频或高频交流电路．在交流电路中，电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母Z表示．其中，电容和电感对交流电的阻碍作用，分别称为容抗及和感抗而．容抗和感抗的值除了与电容和电感本身大小有关之外，还与所工作的交流电的频率有关．值得注意的是，在电抗电路中，电阻R，感抗而与容抗双的值不能用简单的算术相加，而常用阻抗三角形法来计算（见图 2）．因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些，除了输人和输出电路中的电阻成分要求相等外，还要求电抗成分大小相等符号相反（共轭匹配）；或者电阻成分和电抗成分均分别相等（无反射匹配）．这里指的电抗X即感抗XL和容抗XC之差（仅指串联电路来讲，若并联电路则计算更为复杂）．满足上述条件即称为阻抗匹配，负载即能得到最大的功率．阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后级的输人阻抗相等．而输人阻抗与输出阻抗广泛存在于各级电子电路、各类测量仪器及各种电子元器件中．那么什么是输人阻抗和输出阻抗呢？输人阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗．如图3所示的放大器，它的输人阻抗就是去掉信号源E及内电阻 r时，从AB两端看进去的等效阻抗．其值为Z=UI／I1，即输人电压与输人电流之比．对于信号源来讲，放大器成为其负载．从数值上看，放大器的等效负载值即为输人阻抗值．输人阻抗值的大小，对于不同的电路要求不一样．例如：万用表中电压挡的输人阻抗（称为电压灵敏度）越高，对被测电路的分流就越小，测量误差也就小．而电流挡的输人阻抗越低，对被测电路的分压就越小，因而测量误差也越小．对于功率放大器，当信号源的输出阻抗与放大电路的输人阻抗相等时即称阻抗匹配，这时放大电路就能在输出端获得最大功率．输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗．如图4中，将电路输人端的电源短路，输出端去掉负载后，从输出端 CD看进去的等效阻抗称为输出阻抗．如果负载阻抗与输出阻抗不相等，称阻抗不匹配，负载就不能获得最大的功率输出．输出电压U2和输出电流I2之比即称为输出阻抗．输出阻抗的大小视不同的电路有不同的要求．例如：电压源要求输出阻抗要低，而电流源的输出阻抗要高．对于放大电路来讲，输出阻抗的值表示其承担负载的能力．通常输出阻抗小，承担负载的能力就强．如果输出阻抗与负载不能匹配时，可加接变压器或网络电路来达到匹配．例如：晶体管放大器与扬声器之间通常接有输出变压器，放大器的输出阻抗与变压器的初级阻抗相匹配，变压器的次级阻抗与扬声器的阻抗相匹配．而变压器通过初次级绕组的匝数比来变换阻抗比．在实际的电子电路中，常会遇到信号源与放大电路或放大电路与负载的阻抗不相等的情况，因而不能把它们直接相连．解决的办法是在它们之间加人一个匹配电路或匹配网络．最后要说明一点，阻抗匹配仅适用于电子电路．因为电子电路中传输的信号功率本身较弱，需用匹配来提高输出功率．而在电工电路中一般不考虑匹配，否则会导致输出电流过大，损坏用电器．