阻抗匹配与阻抗线线宽设置_1129
数字电路阻抗匹配
数字电路阻抗匹配数字电路中，阻抗匹配是一种重要的技术，用于确保信号在电路之间的传输过程中能够有效地匹配和传递。
阻抗不匹配可能导致信号反射、功耗增加、信号失真等问题。
本文将介绍数字电路阻抗匹配的基本概念、原理和常用方法。
一、阻抗匹配的基本概念在数字电路中，信号通常以电压的形式传输。
电路中的每个元件都有一个特定的阻抗，用来描述该元件对信号的阻碍程度。
阻抗匹配的目标是使信号源的输出阻抗与负载的输入阻抗相匹配，以最大限度地传输信号而不引起反射。
阻抗匹配可以通过改变电路的特性或添加合适的元件来实现。
二、阻抗匹配的原理阻抗匹配的原理基于传输线理论和阻抗转换的概念。
传输线理论描述了信号在传输线上的传播特性，而阻抗转换则指的是将一个阻抗转换为另一个阻抗的过程。
在数字电路中，常用的传输线是微带线、同轴电缆和双绞线。
阻抗匹配的原理可以简单地描述为以下几个步骤：1. 确定信号源的输出阻抗和负载的输入阻抗。
2. 计算阻抗不匹配的程度，即源阻抗和负载阻抗之间的差异。
3. 根据阻抗不匹配的程度选择合适的阻抗匹配方法。
4. 实施阻抗匹配，通常通过添加合适的元件或改变电路拓扑结构来完成。
三、常用的阻抗匹配方法1. 并联电阻法：在信号源和负载之间并联一个电阻，使得总阻抗与负载阻抗相匹配。
这种方法简单直接，适用于小功率的阻抗匹配。
2. 串联电阻法：在信号源和负载之间串联一个电阻，使得总阻抗与负载阻抗相匹配。
串联电阻法可以通过改变串联电阻的阻值来实现不同程度的阻抗匹配。
3. 阻抗转换器法：使用阻抗转换器将信号源的输出阻抗转换为与负载阻抗相匹配的阻抗。
阻抗转换器可以是变压器、运放电路或其他特定的电路元件。
4. 反射系数补偿法：通过引入反射系数补偿电路来减小信号反射。
这种方法可以通过添加补偿电路或改变传输线的特性来实现。
5. Smith 图阻抗匹配法：使用Smith 图进行阻抗匹配，通过在Smith 图上选择合适的阻抗变换点来实现匹配。
阻抗和阻抗匹配
关于阻抗与阻抗匹配(2011-10-14 11:02)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。
阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。
电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。
电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。
它们的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率越高则容抗越小感抗越大，频率越低则容抗越大而感抗越小。
此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
2. 阻抗匹配的概念阻抗匹配是指信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
我们先从直流电压源驱动一个负载入手。
由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。
假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。
负载R上的电压为：Uo=IR=U*[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。
再来计算一下电阻R消耗的功率为：P=I*I*R=[U/(R+r)]*[U/(R+r)]*R=U*U*R/(R*R+2*R*r+r*r)=U*U*R/[(R-r)*(R-r)+4*R*r]=U*U/{[(R-r)*(R-r)/R]+4*r}对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由我们来选择的。
为什么要阻抗匹配？怎么进行阻抗匹配
为什么要阻抗匹配？怎么进行阻抗匹配什么是阻抗在电学中，常把对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
阻抗单位为欧姆，常用Z表示，是一个复数Z= R+i( ωL–1/(ωC))。
具体说来阻抗可分为两个部分，电阻（实部）和电抗（虚部）。
其中电抗又包括容抗和感抗，由电容引起的电流阻碍称为容抗，由电感引起的电流阻碍称为感抗。
阻抗匹配的理想模型射频工程师大都遇到过匹配阻抗的问题，通俗的讲，阻抗匹配的目的是确保能实现信号或能量从“信号源”到“负载”的有效传送。
其最最理想模型当然是希望Source端的输出阻抗为50欧姆，传输线的阻抗为50欧姆，Load端的输入阻抗也是50欧姆，一路50欧姆下去，这是最理想的。
然而实际情况是：源端阻抗不会是50欧姆，负载端阻抗也不会是50欧姆，这个时候就需要若干个阻抗匹配电路而匹配电路就是由电感和电容所构成，这个时候我们就需要使用电容和电感来进行阻抗匹配电路调试，以达到RF性能最优。
阻抗匹配的方法阻抗匹配的方法主要有两个，一是改变阻抗力，二是调整传输线。
改变阻抗力就是通过电容、电感与负载的串并联调整负载阻抗值，以达到源和负载阻抗匹配。
调整传输线是加长源和负载间的距离，配合电容和电感把阻抗力调整为零。
此时信号不会发生发射，能量都能被负载吸收。
高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆。
一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线（差分）为85-100欧姆。
Smith圆图在RF匹配电路调试中的应用Smith圆图上可以反映出如下信息：阻抗参数Z，导纳参数Y，品质因子Q，反射系数，驻波系数，噪声系数，增益，稳定因子，功率，效率，频率信息等抗等参数。
是不是一脸懵，我们还是来看阻抗圆图吧：阻抗圆图的构图原理是利用输入阻抗与电压反射系数之间的一一对应关系，将归一化输入阻抗表示在反射系数极坐标系中，其特点归纳如下：1.上半圆阻抗为感抗，下半圆阻抗为容抗；2.实轴为纯电阻，单位圆为纯电抗；3.实轴的右半轴皆为电压波腹点（除开路点），左半轴皆为电压波节点（除短路点）；4.匹配点（1，0），开路点（∞，∞）和短路点（0，0）；5.两个特殊圆:最大的为纯电抗圆，与虚轴相切的为匹配圆；6.两个旋转方向:逆时针转为向负载移动，顺时针转为向波源移动。
阻抗匹配和阻抗变换是什么-阻抗变换和阻抗匹配的详细概述
阻抗匹配和阻抗变换是什么?阻抗变换和阻抗匹配的详细概述阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。
当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。
反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。
例如，扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配，不匹配时，扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。
如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗，扩音机就处于过载状态，其末级功率放大管很容易损坏。
反之，如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多，会引起输出电压升高，同样不利于扩，音机的工作，声音还会产生失真.因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。
又例如，无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。
如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。
这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。
为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。
在一般的输入、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件，由它们所组成的电路称为电抗电路，其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路. 下面对纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配问题分别进行简要的分。
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。
输电线路的阻抗匹配方法
输电线路的阻抗匹配方法随着电力行业的快速发展，输电线路的运行效率和稳定性成为了电力工程师们所关注的重点。
而阻抗匹配方法作为一种重要的技术手段，能够有效提高输电线路的负载能力和抗干扰性能，是实现电力输送的关键之一。
阻抗匹配是指在电力输送过程中，通过调整输电线路的电流和电压阻抗的匹配关系，使得电流和电压波动尽量小，以达到提高传输效率的目的。
下面将介绍几种常用的阻抗匹配方法。
一、长度阻抗匹配法长度阻抗匹配法是指通过调整输电线路的长度来实现阻抗匹配。
根据电力传输的特点，阻抗与线路长度成正比。
因此，当输电线路的长度增加时，其阻抗也会相应增加。
通过合理调整线路的长度，可以使得输电线路的阻抗与电源负载的阻抗匹配，从而减少传输时的反射波。
二、幅值阻抗匹配法幅值阻抗匹配法是通过调节输电线路的幅值来实现阻抗匹配。
根据电力传输的基本原理，当线路的幅值与负载的幅值相等时，可以使得阻抗匹配得到优化。
为达到这一目的，工程师可以通过调节线路的电感或电容来改变线路的幅值，从而实现阻抗的匹配。
三、相位阻抗匹配法相位阻抗匹配法是通过调节输电线路的相位来实现阻抗匹配。
根据电力传输的相角关系，当电源负载的相位与线路的相位相等时，可以实现阻抗的匹配。
为了调节线路的相位，工程师可以采用串联电感或并联电容的方式，从而使得输电线路的相位与负载相位相等，实现阻抗的匹配。
四、频率阻抗匹配法频率阻抗匹配法是通过调节输电线路的频率来实现阻抗匹配。
电力传输中，电源和负载的频率可能存在差异，如果两者的频率不匹配，将会导致能量的损失和传输效率的降低。
因此，通过调整输电线路的频率，使其与电源负载的频率匹配，可以最大限度地减少能量损失，提高传输效率。
综上所述，阻抗匹配方法是电力输送中的一项重要技术。
通过合理的调节线路的长度、幅值、相位和频率，可以实现输电线路的阻抗与电源负载的阻抗匹配，从而提高电力输送的效率和可靠性。
在电力工程中，工程师们需要根据具体情况选择合适的阻抗匹配方法，并结合实际情况进行优化设计，以确保电力传输的顺利进行。
阻抗匹配与差分线设计要点
阻抗匹配
二极管器件作为终端匹配元件时对于信号的性能具有很重要的作用。较高的开启时间TON 会导致 信号下冲；较高的正向偏值电压VF会产生时间上的抖动；较高的反向恢复时间TRR 会提升信号的 上升时间TR。同时多次信号反射的存在可能会影响后续信号的波形，所以必须验证二极管在开关 频率上的响应。所以要想发挥二极管终端匹配技术的这种优势可以采用具有较小的TON、VF 和 TRR 的二极管作为终端匹配元件来保持信号的完整性。而肖特基二极管具备以上的特征。
阻抗匹配
AC 终端匹配技术 AC 终端匹配技术也称之为RC终端匹配技术，它是由一个电阻R 和一个电容C 组成的，电
阻R 和电容C 连接在传输线的负载一端。对于AC 终端匹配来说，电阻R 的值必须同传输线的特征 阻抗Z0 的值匹配才能消除信号的反射，而电容的值的挑选却十分复杂。这是因为电容值较小的话 会导致RC 时间常数过小，这样一来该RC 电路就类型于一个尖锐信号沿发生器，从而引起信号的 过冲与下冲；反之，较大的电容值会引入更大的功耗。信号的频率、信号占空比、以及过去的数据 位模式等因素都会影响终端匹配电容的充电和放电特性，从而影响功率消耗。通常情况下，RC 时 间常数大于该传输线负载延时的两倍较为理想。
Zdiff＝ V Id oinfef＝ 2 Io V neone＝ 2V Io on nee＝ 2Z0
差分信号的阻抗分析与计算
无耦合时的差分阻抗 假设两条传输线相隔足够远，比如两线相隔距离至少是线宽的两倍，两条线之间的相互作用就
不明显了，这就是无耦合的情况。 如果一个差分信号沿差分对传输到达接收终端，那么终端的差分阻抗非常大，差分信号将会反
1 Vcomm 2(V1 V2)
差分线的基本概念 差分对和差分阻抗
阻抗匹配与功率传输优化方法
阻抗匹配与功率传输优化方法在电子电路和通信系统中，阻抗匹配是一个重要的概念，可以有效提高功率传输效率。
本文将介绍阻抗匹配的基本原理，并探讨一些常用的功率传输优化方法。
一、阻抗匹配的基本原理阻抗匹配是指在电路中通过选择合适的电阻、电容或电感等元件，使得信源的内阻与负载的外阻之间能够实现最佳的阻抗匹配。
当信源和负载之间阻抗匹配良好时，能够最大程度地减少能量的反射和损耗，从而提高功率传输效率。
阻抗匹配的基本原理可由阻抗匹配公式描述：Zs = Z0 × (1 + Γ) / (1 - Γ)其中，Zs表示由信源提供的总阻抗，Z0为传输线的特性阻抗，Γ为负载反射系数。
通过调整负载的阻抗，使得反射系数Γ尽可能接近零，可以实现阻抗匹配。
二、传输线理论与阻抗匹配传输线理论是阻抗匹配中的重要理论基础。
传输线的特性阻抗与负载阻抗之间的差异会导致能量的部分反射，从而损耗功率。
因此，为了最大程度地减少反射损耗，我们需要通过调整负载阻抗来实现阻抗匹配。
常用的传输线类型包括同轴电缆、微带线和带状线等。
对于同轴电缆，一种常用的优化方法是通过调整电缆的特性阻抗和负载阻抗之间的比例关系来实现阻抗匹配。
对于微带线和带状线，其特性阻抗可以通过变换线宽和介质厚度等参数来调整，从而实现阻抗匹配。
三、功率传输优化方法为了进一步提高功率传输效率，除了进行阻抗匹配外，还可以采用一些其他方法进行优化。
1. 变压器耦合阻抗匹配：通过变压器实现阻抗变化，将高阻抗转换为低阻抗或者反之，以实现阻抗匹配。
2. 负载调整网络：引入负载调整网络，通过调整网络中的元件参数，使得整体电路的阻抗与负载相匹配。
3. 调谐网络：通过调谐网络中元件的参数来调节电路的谐振频率，以实现阻抗匹配。
4. 反馈系统：通过引入反馈系统，可以实时监测和调整负载的阻抗，从而实现动态的阻抗匹配。
这些方法可根据具体应用场景的需求进行选用，以达到最优的功率传输效率。
结论阻抗匹配是电子电路和通信系统中重要的技术，能够有效提高功率传输效率。
传输线的阻抗匹配和端接方式
传输线的阻抗匹配和端接方式一、引言传输线是一种用于高频信号传输的电路元件，广泛应用于通信、电子等领域。
在传输线的设计和应用中，阻抗匹配和端接方式是两个重要的考虑因素。
本文将重点介绍传输线的阻抗匹配原理和常见的端接方式。
二、传输线的阻抗匹配原理1. 阻抗匹配的概念阻抗匹配是指将信号源的输出阻抗与传输线的特性阻抗相匹配，以最大限度地实现信号的传输。
当信号源的输出阻抗与传输线的特性阻抗不匹配时，会导致信号的反射和能量损耗，影响信号的传输质量。
2. 传输线的特性阻抗传输线的特性阻抗是指在单位长度内传输线的阻抗值。
常见的传输线有两种特性阻抗：同轴电缆的特性阻抗通常为50欧姆或75欧姆，微带线的特性阻抗通常为50欧姆或100欧姆。
3. 阻抗匹配的方法为了实现传输线的阻抗匹配，可以采用以下几种方法：(1) 串联匹配：通过在信号源和传输线之间串联阻抗匹配网络，将信号源的输出阻抗与传输线的特性阻抗相匹配。
(2) 并联匹配：通过在传输线的末端并联阻抗匹配网络，将传输线的特性阻抗与负载的输入阻抗相匹配。
(3) 变压器匹配：通过变压器将信号源的输出阻抗转换为传输线的特性阻抗，实现阻抗的匹配。
三、传输线的端接方式1. 开路端接开路端接是指将传输线的末端断开，使信号无法继续传输。
开路端接适用于需要终止信号传输的场景，例如信号的接收端。
2. 短路端接短路端接是指将传输线的末端短接在一起，使信号在传输线内部发生反射。
短路端接适用于需要将信号反射回传输线的场景，例如信号的发射端。
3. 负载端接负载端接是指将传输线的末端连接到特定的负载电路上，使信号能够被负载电路正确接收。
负载端接可以是阻抗匹配网络、天线等。
4. 开路-短路混合端接开路-短路混合端接是指将传输线的末端同时接入开路和短路，使信号在传输线内部发生反射和终止。
这种端接方式可以用于某些特殊的应用场景，例如信号的测试和测量。
四、结论传输线的阻抗匹配和端接方式是确保信号传输质量的关键因素。
阻抗匹配
Hale Waihona Puke 绪论阻抗匹配网络已经成为射频微波电路中的重要组成部分，主 要是由于匹配使得电路中的反射电压波变小，从而损耗减少， 此外，匹配网络对器件的增益，噪声，输出功率还有着重要 的影响。在微波传输系统，它不仅仅关系到系统的传输效率、 功率容量与工作稳定性，而且关系到微波测量的系统误差和 测量精度，以及微波元器件的质量等一系列问题。
多节 4 阻抗变换器 两节 4 阻抗匹配 要实现匹配必须满足
Z Z in 1 0 1 Z 0 Z in 2 2 Z 02 Z in 2 RL
2
由上式消去
Z 01
Z in 1 和 Z in 2
Z0
后可得到
R L Z 02
三节 4 阻抗匹配 要实现匹配必须满足
高频的阻抗匹配
单节 4 阻抗变换器
in Z0 /4 Zin Z01 RL
阻抗变换器是由一段长度为 4 的传输线组成，如图所示。 当特性阻抗为 Z ，传输线终端接纯电阻Rl时，则该传输线
01
的输入阻抗为
为了使
Z in
Z
2
01
Z in = Z 0 实现匹配，必须使
RL
Z 01
Z 0RL
谢 谢！
基本匹配理论
共轭匹配 始端匹配（即共轭匹配）是指负载阻 抗与激励源内部阻抗互相适配，得到 最大功率输出的一种工作状态。对于 不同特性的电路，匹配条件是不一样 的。在纯电阻电路中，当负载电阻等 于激励源内阻时，则输出功率为最大， 这种工作状态称为匹配，否则称为失 配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有 电抗成份时，为使负载得到最大功率， 负载阻抗与内阻必须满足共扼关系， 即电阻成份相等，电抗成份只数值相 等而符号相反。这种匹配条件称为共 扼匹配。
pcb制作过程中阻抗的调整方法
pcb制作过程中阻抗的调整方法在PCB制作过程中，阻抗的调整是非常重要的一步。
阻抗是指电路中电流和电压之间的比值，是电路中的重要参数之一。
如果阻抗调整不好，就会导致信号的失真和干扰，从而影响电路的性能。
那么，在PCB制作过程中，如何进行阻抗的调整呢？下面我们来详细介绍一下。
一、了解阻抗的基本概念在进行阻抗调整之前，首先需要了解阻抗的基本概念和特性。
阻抗是指电路中电流和电压之间的比值，通常用欧姆（Ω）表示。
在PCB设计中，阻抗主要分为传输线阻抗和全局阻抗两种。
传输线阻抗是指在高速信号传输线上的阻抗，通常是50Ω或75Ω。
全局阻抗是指PCB的整体阻抗，主要是指电源、地面和信号层之间的阻抗匹配。
二、确定阻抗规格在进行阻抗调整之前，需要先确定阻抗规格。
这需要根据电路板的设计要求和信号传输的速度来确定。
一般来说，高速信号需要更严格的阻抗控制，而低速信号则可以放宽要求。
在确定阻抗规格时，需要考虑以下几个方面：1. PCB板材的介电常数和厚度；2. 信号层的线宽和线距；3. 信号层之间的层间距离；4. 电路板的尺寸和形状。
根据以上要素计算出所需的阻抗，然后设定合适的阻抗规格。
三、调整阻抗在确定阻抗规格后，就可以进行阻抗调整了。
阻抗调整的方法主要有以下几种：1. 改变PCB板材的厚度和介电常数，以达到所需要的阻抗值；2. 改变信号层的线宽和线距，以调整阻抗值；3. 增加或减少地面层的铜箔，以达到所需要的阻抗值；4. 在信号线的两侧增加贴片电容，以降低阻抗；5. 在信号线和地面层之间加入分布式电容，以降低阻抗。
需要注意的是，以上方法并不是每种情况都适用。
在具体操作时，需要根据具体情况进行选择和调整。
四、验证阻抗在进行阻抗调整后，需要进行阻抗验证。
验证阻抗的方法主要有两种：1. 使用阻抗测试仪进行测试，以检查阻抗是否符合设计要求；2. 在实际测试中，通过观察信号波形和频谱图等方法来验证阻抗。
需要注意的是，阻抗的验证需要在PCB制作过程中的不同阶段进行，以确保阻抗的准确性和稳定性。
阻抗匹配详解及高频阻抗匹配实例
英文名称：impedance matching基本概念信号传输过程中负载阻抗和信源内阻抗之间的特定配合关系。
一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关系，以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。
对电子设备互连来说，例如信号源连放大器，前级连后级，只要后一级的输入阻抗大于前一级的输出阻抗5-10倍以上，就可认为阻抗匹配良好；对于放大器连接音箱来说，电子管机应选用与其输出端标称阻抗相等或接近的音箱，而晶体管放大器则无此限制，可以接任何阻抗的音箱。
匹配条件①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。
这时在负载阻抗上可以得到最大功率。
这种匹配条件称为共轭匹配。
如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。
对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。
在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份绝对值相等而符号相反。
这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
史密夫图表上。
电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。
如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。
重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
共轭匹配在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比K，当两者相等，即K=1时，输出功率最大。
不同宽度电阻的匹配方法
不同宽度电阻的匹配方法
电阻匹配是电子设计中常见的概念，主要涉及到信号的传输和阻抗的匹配。
在信号传输过程中，如果信号源和负载的阻抗不匹配，会导致信号的反射、失真或者能量损失。
为了解决这个问题，通常需要使用电阻来进行阻抗匹配。
对于不同宽度的电阻，阻值可能会有所不同，但匹配的方法基本相同。
以下是一些常见的电阻匹配方法：
1. 串联匹配：将一个较小的电阻串联在信号线上，可以起到阻抗匹配的作用。
这种方法适用于信号线的长度较短，传输线效应不明显的场合。
2. 并联匹配：将一个较小的电阻并联在信号线上，也可以起到阻抗匹配的作用。
这种方法适用于信号线的长度较长，传输线效应比较明显的场合。
3. 终端匹配：在信号线的末端接入一个与传输线特性阻抗相等的电阻，使得信号在传输过程中不会产生反射。
这种方法适用于信号线长度较长，传输线效应比较明显的场合。
4. 分布式匹配：在信号线的始端和末端分别接入一个与传输线特性阻抗相等的电阻，使得信号在传输过程中不会产生反射。
这种方法适用于信号线长度很长，传输线效应非常明显的场合。
需要注意的是，电阻匹配的方法需要根据具体的应用场景和电路参数来选择，例如信号的频率、功率、传输线的长度和材料等。
同时，电阻的精度和稳定性也需要考虑，以确保匹配的效果能够满足系统的要求。
阻抗匹配与阻抗线线宽设置_1129
一、阻抗匹配概念定义：1、指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式；阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
2、阻抗匹配（Impeda nee matchi ng是微波电子学里的一部分，主要用于负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
我们以下例（软管送水浇花来感性认识一下阻抗匹配的功用A、一端于手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头，。
当握管处所施压的力道恰好，而让水柱的射程正确洒落在目标区.如下图所示：B、然而一旦用力过度水注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源。
也有可能因强力水压无处宣泄，以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱（阻抗太高；如下图所示：C、反之,当握处之挤压不足以致射程太近者，则照样得不到想要的结果。
（阻抗太低，如下图所示；唯有拿捏恰到好处才能符合实际需求的距离。
（阻抗匹配二、PCB走线的阻抗匹配与阻抗控制（1定义阻抗匹配是电路学里的重要议题，也是射频微波电路的重点。
一般的传输线都是一端接电源，另一端接负载，此负载可能是天线或任何具有等效阻抗ZL的电路＜传输线阻抗和负载阻抗达到匹配的定义，简单说就是:ZO=ZL。
在阻抗匹配的环境中,负载端是不会反射电波的，换句话说，电磁能量完全被负载吸收。
因为传输线的主要功能就是传输能量和传送电子讯号或数字数据，一个阻抗匹配的负载和电路网络,将可确保传输到最终负载的电磁能量值能达到最大量。
(2 PCB走线作阻抗控制的原因1：针对目前高频高速的要求，及对信号失真状况越来越高的要求，在设计PCB时方波信号在多层板讯号线中，其特性阻抗值必须要和电子元件的内置电子阻抗相匹配,才能保证信号的完整的传输。
2:当特性阻抗值超出公差时，所传讯号的能量将出现反射、散失、衰减或延误等劣化现象，严重时会出现错误讯号。
3:由于元件的电子阻抗越高，其传输速率越快。
分享笔记之阻抗匹配
分享笔记之阻抗匹配阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
在设计电子电路时都需要考虑阻抗匹配，什么是阻抗匹配？为什么要进行阻抗匹配，下面列举三个典型方向说明：一、获得最大功率。
对于理想的电源，我们希望只有电压U，但实际上，每个电源都会有一个内阻，如图1-1所示，电源是由U和内阻r组成的。
接入负载RL，要使负载获得最大的功率，RL取多大的值？由欧姆定律U=I*R 得出IRL=U/(RL+r)URL=IRL*RL=U/(1+r/RL)PRL=URL*IRL=U^2/[4*r+(RL-r)^2/r]所以当RL=r时，(RL-r)^2/r取得最小值0，PRL值最大图1-1在喇叭上都会标注有4Ω、8Ω等字样，就是为了跟功放机的输出阻抗匹配，获得最大功率和更好的音质。
二、提高精度如图2-1，a图是教科书上典型的反相放大器，b图是另一种工程设计中见到的反相放大器，它们的功能是一样的，那么R5是做什么用的？我们称之为匹配电阻，那么为什么要加入这个匹配电阻呢？这时候就要看运放的规格书，如图2-2,是运放OPA369的规格参数，这里面有两个重要的参数，偏置电流IB、失调电流Ios。
理想的运放是不存在这两个参数，但由于实际的制作工艺限制，也就是说，实际的运放输入，会有电流流入或流出运放的输入端的（与理想运放的虚断不太一样）。
那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值，输入失调电流呢，就定义为两个电流的差。
问题来了，假如输入端输入电压为0V，但由于有电流流过电阻，必定会产生电压，输出得到的就不是0V，这时候匹配电阻的作用就是使正反相输入端产生的电压尽可能的相等，减小失调电压。
图2-1图2-2至于为什么R5取值50KΩ，请参考/article/284969.htm偏置电流IB、失调电流Ios的详细讲解请参考/question_answer/analog/amplifiers/f/52/t/18865.aspx三、减小信号干扰在高频电路中，如果走线的阻抗不匹配，在负载端就会产生反射，从而干扰到信号。
高速PCB设计中的阻抗匹配
高速PCB设计中的阻抗匹配1、阻抗匹配阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这说明全部能量都被负载吸收了。
反之则在传输中有能量损失。
在高速PCB设计中，阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。
PCB走线什么时候需要做阻抗匹配？不主要看频率，而关键是看信号的边沿陡峭程度，即信号的上升/下降时间，一般认为假如信号的上升/下降时间〔按10%〜90%计〕小于6倍导线延时，就是高速信号，必需留意阻抗匹配的问题。
导线延时一般取值为150ps/inch。
特征阻抗信号沿传输线传播过程当中，假如传输线上各处具有一致的信号传播速度，并且单位长度上的电容也一样，那么信号在传播过程中总是看到完全一致的瞬间阻抗。
由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变，我们给出一个特定的名称，来2、表示特定的传输线的这种特征或者是特性，称之为该传输线的特征阻抗。
特征阻抗是指信号沿传输线传播时，信号看到的瞬间阻抗的值。
特征阻抗与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质〔介电常数〕、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关，与走线长度无关。
特征阻抗可以使用软件计算。
高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆，这是个大约的数字。
一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线〔差分〕为100欧姆。
常见阻抗匹配的方式1、串联终端匹配在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源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。
匹配电阻选择原则：匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和等于传输线的特3、征阻抗。
常见的CMOS和TTL驱动器，其输出阻抗会随信号的电平大小改变而改变。
因此，对TTL或CMOS电路来说，不行能有十分正确的匹配电阻，只能折中考虑。
链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配，全部的负载必需接到传输线的末端。
串联匹配是最常用的终端匹配方法。
关于阻抗匹配,如何进行设置
为使产品达到EMI辐射标准，往往需要给系统增添一些复杂的滤波器、屏蔽密封材料和其他一些昂贵的元器件。
由于电磁相互作用的本质相当复杂，因而确定EMI辐射究竟是从什么地方泄漏出去的非常困难，所以降低EMI辐射常常被认为是“魔术”，因此我们常盲目地使用一些单凭经验的解决办法。
然而那些单凭经验的解决办法是根据以前的技术发展起来的，不一定适用于当今的设计实践。
不添加任何元器件往往不可能降低系统的辐射干扰，但如果仔细分析系统内部某些值得注意的信号，就可以减少需要添加的元器件，从而降低系统的制造成本。
共模电流和EMI辐射EMI辐射主要由共模电流引起。
所谓共模电流主要是指那些在意料不到的地点所出现的电流。
共模电流与附近的输入/输出电缆或其他没有很好屏蔽的导体耦合，从而引起了辐射。
共模电流常由各种不同的设计缺陷而造成。
PC线路板上的走线路径（trace）是为了让所有返回的电流通过线路板的参考平面（通常是电源平面或者地平面）中的走线路径直接返回。
然而并非所有的返回电流都能够直接经过信号走线返回。
因为试图找到电感最小的返回路径，返回的电流会蔓延到整个平面上。
大部分返回电流将经过设计的走线返回，但并非全部电流都会通过规定的走线返回，从而导致部分电流在那些从未想到的不该出现的地方出现了。
线路板的布局设计对高速信号来说常常不是最佳的。
例如高速时钟的布线路径越过线路板参考平面的断面（如电源平面中的连接不同直流电源的供电线路部分）时，返回电流一定会找到某些其他的路径流回电源。
即使在越过电源平面的裂口处放上电容器，由于电容器、必要的通孔、衬垫等的附加电感，也会使返回电流中的高频率成分不仅仅局限于信号布线的走线中。
另外一个常见的问题是当高频信号线路的布线经过信号通孔连接到线路板的不同层面时发生的。
此时返回电流一定会越过一个层面流到另外一个层面（可能通过电容耦合、附加电感、通孔等），电流返回电源的路径常常出人意料。
虽然产生共模电流的原因多种多样，并且很难预测，但是所有的共模电流都来自有意义的信号电流，这一点是100%正确的。
一篇文章看看能不能讲透“阻抗匹配”
一篇文章看看能不能讲透“阻抗匹配”先说“阻抗”和“阻抗匹配”的概念电路中存在的电阻、电容和电感对电流起到的阻碍作用就叫做阻抗。
阻抗的单位为欧姆(Ω)，用Z来表示，是一个表达式为：Z=R+i(ωL–1/(ωC))的复数。
实部R为电阻，虚部(ωL–1/(ωC))为电抗，其中ωL为感抗，1/(ωC)为容抗。
像我们平时接触到的耳机、喇叭，它的一个重要的参数就是阻抗，准确的说是在1KHz的正弦波信号电路中耳机所呈现的阻抗值。
主要是电阻和感抗，没有容抗。
拜亚动力DT990Pro 250Ω阻抗匹配是指信号源、传输线和负载之间达到一种适合的搭配关系，从而提升能源效益。
低频电路中的阻抗匹配在直流电路中也就是理想化的纯电阻电路中，由电容和电感引起的电抗基本可以忽略不计，此时电路中的阻抗主要是来自于电阻。
如下图示，我们假设激励源已定，那么负载的功率由两者的阻抗匹配度决定。
电路中的电流I=U/(r+R)，负载的功率P=I²R，我们整理得到P=(U²*R)/(r+R)²，可以看出当R=r时负载的功率P最大=U²/4R。
纯电阻电路模型此结论在交流电路中引入容抗和感抗以后会稍有不同，在交流电路中负载的阻抗与信号源的阻抗共轭的时候能够实现最大功率输出。
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阻抗匹配，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，因为即使反射回来，跟原信号也是一样的。
高频电路中的阻抗匹配我为什么把高频电路单拉一个段落？因为在高频电路中引入了一个非常重要的因素—反射信号。
我们知道当信号频率很高时，则信号的波长就很短。
当波长和传输线长度同一量级时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。
但是如果传输线的特征阻抗与负载阻抗相等（即阻抗匹配）时，就会有效的减少、消除高频信号反射。
信号传输波形至于为什么阻抗不匹配会产生反射以及传输线的特征阻抗的算法，涉及到二阶偏微分方程的求解，在这里我就不细说了，有兴趣的朋友可以看一下高等教育出版社的教材《电磁场与电磁波》第四版的第七章<导型电磁波>的第6小结<传输线>，里面有详细描述。
阻抗控制、差分走线的设置
阻抗控制、差分走线的设置高速电路设计中_走线的等长、关键信号的阻抗控制、差分走线的设置_发布时间: 2012-11-23 15:30:34 来源: EDA中国本文首先简述了高性能ARM9微处理器EP9315集成的外设接口及硬件结构框架，提出了当前高速电路设计中的问题；然后，详细介绍了利用Allegro实现嵌入式系统中SDRAM和IDE总线接口的电路设计；最后以Cirrus Logic公司的CS8952为例，阐述了物理层接口芯片的布线准则及其在Allegro中的实现。
关键词：嵌入式系统；Allegro；等长；差分对；阻抗控制引言随着嵌入式微处理器主频的不断提高，信号的传输处理速度越来越快，当系统时钟频率达到100MHZ以上,传统的电路设计方法和软件已无法满足高速电路设计的要求。
在高速电路设计中，走线的等长、关键信号的阻抗控制、差分走线的设置等越来越重要。
笔者所在的武汉华中科技大学与武汉中科院岩土力学所智能仪器室合作，以ARM9微处理器EP9315为核心的嵌入式系统完成工程检测仪的开发。
其中在该嵌入式系统硬件电路设计中的SDRAM 和IDE等长走线、关键信号的阻抗控制和差分走线是本文的重点,同时以cirrus logic公司的网络物理层接口芯片cs8952为例详细介绍了网络部分的硬件电路设计，为同类高速硬件电路设计提供了一种可借鉴的方法。
2 硬件平台2.1 主要芯片本设计采用的嵌入式微处理器是Cirrus Logic公司2004年7月推出的EP93XX系列中的高端产品EP9315。
该微处理器是高度集成的片上系统处理器，拥有200兆赫工作频率的ARM920T内核，它具有ARM920T内核所有的优异性能,其中丰富的集成外设接口包括PCMCIA、接口图形加速器、可接两组设备的EIDE、1/10/100Mbps 以太网MAC、3个2.0全速HOST USB、专用SDRAM通道的LCD接口、触摸屏接口、SPI串行外设接口、AC97接口、6通道I2S接口和8*8键盘扫描接口，并且支持4组32位SDRAM的无缝连接等。
2.3阻抗变换与阻抗匹配
由 Q XS
RL
得出：
X S QRL RL ( Re RL )
Re RL (1 Q 2 )
L-II型网络适合于Re > RL的情况
L型网络的特点： 1）网络的结构受信号源内阻和负载电阻的大小关系的影响 2）品质因数Q不可控，不能兼顾滤波要求
2. T 和π型匹配网络
——由三个电抗元件(两个同性质，一个异性质)组成 T型
（2）匹配后的网络对工作频率谐振
要分析的问题：已知 Rs、RL，根据匹配要求确定 XS
、 XP
并串转换
Re——匹配后的负载电阻
Re
由匹配要求，应有：
XS X
' S
' 由 RL RS (1 Q 2 ) 得出： Q
' XS
' RS Re RL 1 Re
由
Q
R
' S
得出：
X S QRe Re ( RL Re )
π型
T型匹配网络：
L-I型
L-II型
Re
Re
' Re' ( RL )
对L-II型：
Q
X s2 RL
RL (1 Q ) R RL
' e 2
X p2
RL (1 Q 2 ) Re Q Q
对L-I型： Q1
RL 1 Re
RL (1 Q 2 ) 1 Re
X s1 Q1 Re Re
RL (1 Q 2 ) 1 Re
X p1
RL Q1
RL (1 Q 2 ) RL (1 Q ) / Re 1
2
Xp
X p1 X p 2 X p1 X p 2
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一、阻抗匹配概念
定义:
1、指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式；阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
2、阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，主要用于负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。
我们以下例（软管送水浇花）来感性认识一下阻抗匹配的功用
A、一端于手握处加压使其射出水柱，另一端接在水龙头，。
当握管处所施压的力道恰好，而让水柱的射程正确洒落在目标区.如下图所示：
B、然而一旦用力过度水注射程太远，不但腾空越过目标浪费水资源。
也有可能因强力水压无处宣泄，以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱(阻抗太高)；如下图所示：
C、反之，当握处之挤压不足以致射程太近者，则照样得不到想要的结果。
(阻抗太低)，如下图所示；唯有拿捏恰到好处才能符合实际需求的距离。
(阻抗匹配)
二、PCB走线的阻抗匹配与阻抗控制
（1）定义
阻抗匹配是电路学里的重要议题，也是射频微波电路的重点。
一般的传输线都是一端接电源，另一端接负载，此负载可能是天线或任何具有等效阻抗ZL的电路。
传输线阻抗和负载阻抗达到匹配的定义，简单说就是：Z0=ZL。
在阻抗匹配的环境中，负载端是不会反射电波的，换句话说，电磁能量完全被负载吸收。
因为传输线的主要功能就是传输能量和传送电子讯号或数字数据，一个阻抗匹配的负载和电路网络，将可确保传输到最终负载的电磁能量值能达到最大量。
（2）PCB走线作阻抗控制的原因
1：针对目前高频高速的要求，及对信号失真状况越来越高的要求，在设计PCB时方波信号在多层板讯号线中，其特性阻抗值必须要和电子元件的内置电子阻抗相匹配，才能保证信号的完整的传输。
2：当特性阻抗值超出公差时，所传讯号的能量将出现反射、散失、衰减或延误等劣化现象，严重时会出现错误讯号。
3：由于元件的电子阻抗越高，其传输速率越快。
总之，是为了配合电子元器件的电子阻抗，避免信号传输时失真的现象，所以要控制阻抗。
(3)、决定阻抗控制大小的因素，主要包括以下几个方面：
1、W-----线宽/线与地平面间距
2、H----绝缘介质厚度
3、T------铜厚
4、H1---绿油厚
5、Er-----介电常数
6、参考地平面层
射频信号在多层板传输线（Transmission Line，是由信号线、介质层、及接地层三者所共同组成）中所进行的快速传送；如下图所示：
三、PCB阻抗控制线计算概述
对于常见的FR4 板材的 PCB 板上， 对于微带线，线宽 W 是介质厚度 h的2 倍。
对于带状线，线条两侧介质总厚度b 是线宽 W 的两倍(估算法)；精确计算公式分别如下所示：
--微带线计算公式(其阻抗值与线宽（w）、线厚（t）、介质厚度（h）与介质常数（Dk）等参数有关)
--带状线计算公式：
由以上公式可得知：
A、阻抗值与介电层厚度成正比：可以理解为绝缘厚度越厚，信号穿过其和接地层形成回路所遇到的阻力越大，所以阻抗值越大
B、阻抗值与线宽成反比：可以理解为其他条件都相同的情况下，表面积增大则相对单位面积所遇到的阻力减小，所以阻抗减小。
C、阻抗值且与介电常数成反比:
D、阻抗值与铜厚成反比：
--具体板厂会依据我们所要求的阻抗值及板厚与工艺要求来通过阻抗分析仪（CIT25）来仿真计算对应的阻抗值；描述如下：
（1）微带线Microstrip Line：指在 PCB外层的线和只有一个参考平面的线，有非嵌入/嵌入两种；分别如下图所示：
（2） 、带状线Strip Line：在绝缘层的中间，有两个参考平面。
如下图所示：
（3）、阻抗线的阻抗主要由阻抗线线宽、板厚、阻抗线与参考地平面距离、板厂层叠构来定；T为铜厚(内层铜厚一般为1.4MIL,TOP层和BOTTOM层铜厚一般为2.0mil,),介质(FR-4)Er一般为4.3mil或4.0mil；下面提供以下几种叠构及对应的阻抗线线宽供大家参考：
1、六层盲埋孔板：
A、将L6参考L5层阻抗线线宽可调至4.6mil，以满足50ohm+/-10%的阻值；
B、将L3参考L2&L4层阻抗线线宽可调至4.3mil，以满足50ohm+/-10%的阻值；
“T”=5/12oz； “H”=1/2oz
“MR”是指PP含胶量高低，M即middle.
1OZ的铜厚是指将重1OZ的铜均匀铺在1inch的面积上的厚度，1oZ约1.4mil 2、六层盲埋孔板：
A、L3层参考L2&L4层可调整为4.8mil 控制50+/-5ohm
B、L1层参考L2层可调整为4.5mil 控制50+/-5ohm
C、L6层参考L5层可调整为4.5mil 控制50+/-5ohm
3、四层盲埋孔板：
A、L1参考L2层阻抗线调整为4.5mil，控制50+/-5ohm阻抗
B、L2参考L1&L3层阻抗线调整为3.9mil，控制50+/-5ohm阻抗。
4、四层通孔板（板厚：0.8+-0.1mm）
A、L4层参考L3层阻值为50欧姆，阻抗线调整为4.7mil
B、L2层参考L1&L3层阻抗线调整为4mil，阻值为48+/-5欧姆；
C、L3层参考L2&L4层阻抗线调整为4mil，阻值为48+/-5欧姆
5、四层通孔板（板厚：0.8+-0.1mm）
外层阻抗线调整为8mil达到阻值50欧姆+/-10%,
内层阻抗线调整为4mil, 达到阻值50欧姆+/-10%.
6、六层盲埋孔板（板厚：1.2+-0.1mm）
A、L1参考L3层阻抗线调整为16.6mil，控制阻抗50+/-5ohm
B、L4参考L3&L5层阻抗线调整为7.5mil，控制阻抗50+/-5ohm
注意：凡是阻抗线线宽必须最少控制在4mil或以上线宽；阻抗值误差精度要确保在10%或5%或以下。