高人總結(jié)系列！輸入輸出阻抗是這么回事

　　輸入阻抗即輸入電壓與電流之比，即 Ri = U/I。在同樣的輸入電壓的情況下，如果輸入阻抗很低，就需要流過較大電流，這就要考驗前級的電流輸出能力了;而如果輸入阻抗很高，那么只需要很小的電流，這就為前級的電流輸出能力減少了很大負擔(dān)。所以電路設(shè)計中盡量提高輸入阻抗。

　　再說輸出阻抗，它可以看做輸出端內(nèi)阻 r，可以等效為一個理想信號源(電源)和這個內(nèi)阻 r 的串聯(lián)。把它和下級電路的輸入阻抗結(jié)合起來看，就相當(dāng)于一個理想信號源(電源)和內(nèi)阻 r 還有下級輸入阻抗 Ri 組成的回路，內(nèi)阻 r 在回路中會起到分壓的作用，r 越大，就會有更大的電壓分配給它，而更小的分配給下級電路;反之，r 越小，則分配給下級電路的電壓越大，電路的效率越高。所以，當(dāng)然把輸出阻抗 r 設(shè)計得越小越好了。

　　回過頭來再說，既然輸入阻抗越大越好，那么我們想辦法把它設(shè)計得很大很大，豈不是最好?不然，當(dāng)輸入阻抗很大的時候，回路電流就會很小很小，而實際電路中，電流路徑是容易被干擾的(來自其他信號的串?dāng)_，或來自空中的電磁輻射)，這時只要一個很小的擾動疊加到回路電流上就會嚴(yán)重的干擾到信號質(zhì)量。所以除非能夠保證信號被很好的屏蔽，不受外界干擾，否則也不要把輸入阻抗設(shè)計得過大。據(jù)說，據(jù)說啊~輸入阻抗一般設(shè)計成47K，當(dāng)然在這個值附近的幾十K應(yīng)該都可以吧~

　　那位說了，我選用的器件，輸入阻抗就是很小，或者輸出阻抗就是很大，我怎么辦啊?這個簡單，在輸入之前或者輸出之后加一級電壓跟隨器就解決了。

　　還得補充一句，前邊說的，都是指電壓信號，電流信號則要反過來看。如果是電流信號(電流源)，那么下一級的輸入阻抗越小，前一級的負載就越小;而前一級的輸出阻抗則越大，就會有越多的電流進入下一級而不是消耗在本級內(nèi)。對于電流信號(電流源)的輸出阻抗 r，應(yīng)該等效為理想電流源與之并聯(lián)吧，下一級的輸入阻抗再并聯(lián)到上邊去，基礎(chǔ)知識不扎實了，應(yīng)該翻書考證一下。

　　要求輸出電壓不因負載變化而變化，輸出阻抗應(yīng)盡量小，要求輸出電流不因負載變化而變化，輸出阻抗應(yīng)盡量大。不是所有情況都要求輸出阻抗盡量小。

　　輸出阻抗與功率無關(guān)。

　　“阻抗匹配”是電路中搞得非常混亂的一個概念，最好不用這個概念。

　　1、在什么情況下輸入阻抗應(yīng)盡量大或盡量小?而輸出阻抗為什么盡量小?輸出阻抗與功率存在什么關(guān)系?

　　輸入輸出阻抗的確定是有前提的，無前提的說其是否應(yīng)該盡量的大或盡量的小沒有意義。一般而言，如果強調(diào)的是電壓特性的話，通常要求具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗;而相對應(yīng)的，如果強調(diào)的是電流特性的話，則通常要求具有較低的輸入阻抗和較高的輸出阻抗。另要注意的是，通常討論的是動態(tài)阻抗，而忽略直流偏置。

　　2、輸入輸出阻抗與阻抗匹配有什么關(guān)系?是否應(yīng)考慮高低頻的情況?

　　電路中的電流和電壓是“左膀右臂”，缺了誰都不行。這個概念在電尺寸(波長)和電路尺寸相近的情況下特別重要。如在高頻電路中，孤立的電流和電壓通常被一個貌似特別的“功率波”替代就是例證。阻抗匹配原則上就是針對“功率波”提出的。

　　雖然阻抗匹配在電尺寸(波長)和電路尺寸相近的情況下(一般定為波長小于電路尺寸的十倍)必須予以考慮，但通常也只是考慮電路中的“走線”——傳輸線。因此，匹配只考慮器件間的連接上，即器件輸出和輸入的阻抗匹配，而將器件還是看成一個集總參數(shù)的東西。當(dāng)然到了微波段時，情況可能變得更為復(fù)雜。

　　輸出阻抗越小，帶負載能力越強，輸入阻抗越大，與外部電路的隔離效果越好，阻抗匹配感覺就是為了消除各個電路功能模塊之間的影響。

　　簡單的說在射頻電路中，因為要獲得最大功率，所以負載阻抗和源的戴維南等效阻抗成共軛關(guān)系就行了。這樣電路電抗為零，實部相等，獲得最大功率。

　　輸入輸出阻抗，通常我們?nèi)菀撰@得的是電壓源，比如音頻功放電路，這樣就要求輸入阻抗大，輸出阻抗小，所以電路全局負反饋清一色的是電壓串聯(lián)負反饋。當(dāng)然在光通信應(yīng)用中很多時候是電流型的，這時情況就不一樣了。總之，采用何種形式的負反饋始終與輸入輸出阻抗有關(guān)。

　　阻抗定義

　　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。

　　一、輸入阻抗

　　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，則對電流源的負載就越輕。因此，我們可以這樣認為：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。

　　二、輸出阻抗

　　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)計最特別需要注意。

　　但現(xiàn)實中的電壓源，則不能做到這一點。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)這個電壓源給負載供電時，就會有電流I從這個負載上流過，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，但實際的電路是不可能的。