串联和并联电阻办法的阻抗匹配方法解析

1. 阻抗的概念

在具有电阻、电感和电容的电路里,对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。常用Z来表示,它的值由交流电的频率、电阻R、电感L、电容C相互作用来决定。由此可见,一个具体的电路,其阻抗是随时变化的,它会随着电流频率的改变而改变。

2. 阻抗匹配的概念

阻抗匹配是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达到所有高频微波信号都能传至负载的目的,不会有信号反射回来源点,从而提高能源效益。如果不匹配有什么后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能力传递不过去,降低效率,会在传输线上形成驻波,导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,则会产生震荡,辐射干扰等。其对整个系统的影响是非常严重的。而在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。

当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?

第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换。

第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用,在一般电路设计较为少用。

第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法,即为串联终端匹配和并联终端匹配。

下面针对第三种匹配方法做简单的介绍:

1)串联终端匹配

串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。

串联终端匹配后的信号传输具有以下特点:

A. 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的50%向负载端传播;

B. 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50%。

C. 反射信号与源端传播的信号叠加,使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同;

D. 负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收;

E. 反射信号到达源端后,源端驱动电流降为0,直到下一次信号传输。

文章来源:网络转载

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