淺談阻抗匹配（一）什么是電路匹配？

阻抗匹配是一個(gè)較大的話題，根據(jù)具體的頻率和使用場(chǎng)景，大概可以分為4個(gè)模塊討論。分別是：電路匹配、傳輸線匹配、天線匹配、噪聲匹配。

其中本章討論電路匹配。

**電路匹配前提條件：**傳輸距離遠(yuǎn)小于最高頻率分量波長(zhǎng)，即無(wú)需考慮信號(hào)傳輸所需要的時(shí)間?；鶢柣舴螂妷憾杉盎鶢柣舴?a href="http://ttokpm.com/tags/電流/" target="_blank">電流定律有效。

什么是阻抗？

Z=R+jX R:電阻 jX：電抗 （包含容抗1/jwC和感抗jwL）

任何可以施加電壓信號(hào)的實(shí)體都具有阻抗。

電路匹配從以下4個(gè)方面做出討論：

1.使負(fù)載端信號(hào)幅度最大，最大電壓傳輸比。
2.使負(fù)載端獲得功率最大，獲得最大功率傳輸比。
3.使傳信號(hào)輸距離最遠(yuǎn)，強(qiáng)抗干擾能力。
4.獲得更大傳輸帶寬。

一：如何獲得最大電壓傳輸比

負(fù)載電壓：

電壓傳輸比：

分析可得：

為獲得最大電壓傳輸比，要求Ro<

為獲得寬的負(fù)載適應(yīng)范圍，要求輸出電阻Ro盡可能小【如:功放機(jī)】

為獲得最寬的源阻適應(yīng)范圍，要求輸入電阻Ri盡可能大【如:萬(wàn)用表】

解決方法：

法一： 電壓跟隨器 。同時(shí)滿足: Ro<

法二： 遠(yuǎn)端反饋補(bǔ)償 。不僅自身輸出阻抗Ro->0，還補(bǔ)償線路損耗電阻引起的電壓損失。

二：如何獲得最大功率傳輸比

分析：

理論上：RL=Ro時(shí)，負(fù)載上能獲得最大輸出功率。

實(shí)際中：輸出電阻往往由前級(jí)電路決定，負(fù)載阻抗與之不匹配，需要額外的匹配電路。

解決方法：此時(shí)，變壓器幾乎是唯一可用手段。

原邊/副邊的阻抗比=(匝數(shù)比)2（所以升壓還是降壓，你選對(duì)了嗎）

思考：為什么不可以串電阻匹配？

三：獲得遠(yuǎn)距離傳輸/強(qiáng)抗干擾能力

遠(yuǎn)距離傳輸遇到的問(wèn)題----損耗和串?dāng)_

思考：遠(yuǎn)距離傳輸主要帶來(lái)壓降問(wèn)題，串聯(lián)回路，電流處處相等。

解決方法：電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流源輸出電阻無(wú)窮大。

原理：1、等效的串聯(lián)電壓干擾源，不影響電流值（串聯(lián)回路電流相等）。

2、無(wú)窮大輸出電阻即使串入RLine，依舊為無(wú)窮大，等于值不變。

3、實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的電氣隔離，消除地電位差異影響。

四：如何獲得更大傳輸帶寬

信號(hào)的帶寬是指該信號(hào)所包含的各種不同頻率成分所占據(jù)的頻率范圍（即諧波分量越多，上升沿越陡峭。上升時(shí)間越短， 信號(hào)的帶寬越寬。）。每個(gè)波形測(cè)量得到的10-90上升時(shí)間和帶寬，憑經(jīng)驗(yàn)可以畫出一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系式。BW=0.35/上升時(shí)間。

什么限制了帶寬？----上升沿時(shí)間----什么影響了上升沿時(shí)間----分布電容

分布電容往往是無(wú)法避免的：

（1）傳輸導(dǎo)線線間的分布電容

（2）半導(dǎo)體器件P-N結(jié)的分布電容

解決思路：配Ro->0電阻，短路思維，電容兩端無(wú)電壓差，零阻抗輸入轉(zhuǎn)到零阻抗輸出。

方法一：利用零輸入阻抗(Ri->0)/互阻放大器

解決方法一： 盡可能低的輸出阻抗 (Ro->0)

優(yōu)點(diǎn)：（1）線路上的端口電壓始終為0，分布電容上無(wú)電流，無(wú)需強(qiáng)驅(qū)動(dòng)

（2）適用于弱電流輸出類的敏感器/傳感器

解決方法二： 利用零輸出阻抗 (Ro->0)

獲得盡可能低的輸出阻抗(Ro->0)，使時(shí)常數(shù) τ=RC->0

問(wèn)題：（1）負(fù)反饋放大器驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載有嚴(yán)重的自激振蕩傾向（坑?。?/p>

（2）高頻信號(hào)/脈沖邊沿時(shí)刻，要求大電流輸出（流過(guò)Co的無(wú)功電流）。

方法三：人工負(fù)電容

用（自然界不存在的）人工負(fù)電容，并聯(lián)后電容量相加，和為0

實(shí)測(cè)結(jié)果：帶寬拓展100余倍