阻抗匹配详解及高频阻抗匹配实例
高频电路阻抗匹配16

科研训练设计题目:高频电路阻抗匹配专业班级:科技0701姓名:李涛涛班内序号:16指导教师:梁猛地点:三号实验楼236时间:2010.9.14~2010.11.22电子科学与技术教研室目录摘要一引言 1 二问题分析 1 三基于匹配网络实现阻抗匹配 3 3.1 实现高频电路原理框图 3 3.2 匹配网络类型 3四理论分析 4 4.1 功率放大器的结构 4 4.2 高频谐振功率放大器工作过程5 4.3高频谐振功率放大器电流和电压波形 5 4.4 高频谐振功率放大器的负载特性 5 4.5高频谐振功率放大器的调谐特性 6 五具体实例 6 六结论 6参考文献摘要阻抗匹配是电路中常见的一种工作状态,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。
本文简要阐述了高频电路中的阻抗匹配以及采用什么方式的匹配。
关键词:高频电路阻抗匹配匹配网络一引言在高频领域,因高频的性质是电磁波,具有波的特性,所以要用电磁波传输理论来设计电路。
在传输过程中要尽量减少信号反射,就要考虑传输介质的材料特性、机械形状、尺寸等一系列参数,阻抗值实际是“波阻抗”,是一种等效阻抗。
阻抗不匹配会带来电磁波在电路里的反射,反射使得传输效率降低,噪声增加,电路性能下降,严重的还会烧毁功率器件。
低频下的匹配主要是为了让输出功率最大化;高频下的匹配主要是为了防止反射reflect。
所以在高频电路中如何使阻抗达到匹配,从而提高系统的性能是一个很关键的问题。
在此,主要以功率放大器来分析高频电路阻抗匹配。
二问题分析由于高频功率放大器工作于非线性状态,所以线性电路和阻抗匹配(即:负载阻抗与电源内阻相等)这一概念不能适用于它。
因为在非线性(如:丙类)工作的时候,电子器件的内阻变动剧烈:通流的时候,内阻很小;截止的时候,内阻接近无穷大。
因此输出电阻不是常数。
所以所谓匹配的时候内阻等于外阻,也就失去了意义。
第六节传输线的阻抗匹配课件

传输线的参数
01
02
03
特性阻抗
传输线上的电压与电流之 比,是传输线的重要参数 。
电容和电感
传输线上的分布电容和分 布电感会影响信号的传输 。
传播速度
信号在传输线上的传播速 度与介质的介电常数有关 。
传输线的应用场景
通信系统
传输线在通信系统中用于 信号的传输,如电话线、 同轴电缆等。
测量仪器
传输线用于测量设备的信 号传输,如示波器、频谱 分析仪等。
通过改变传输线的长度,实现阻抗匹配。
选择合适的传输线类型
根据信号频率和传输距离的要求,选择合适的传输线类型,如同轴 线、双绞线等。
使用阻抗匹配网络
在传输线两端添加阻抗匹配网络,以实现信号的完整传输。
优化阻抗匹配的实例分析
50欧姆系统
在50欧姆系统中,通常采用特性阻抗为50欧姆的传输线进行 阻抗匹配。
微带线设计
在微带线设计中,通过精确计算线宽和间距,实现阻抗匹配 ,提高信号传输质量。
05
CATALOGUE
阻抗匹配的测试与验证
测试设备与测试方法
信号发生器
用于产生测试所需的信 号,具有稳定的频率和
幅度输出。
功率放大器
用于放大信号源输出的 信号,提高测试信号的
功率。
阻抗匹配测试仪
用于测量传输线的阻抗 ,判断是否与负载阻抗
电子设备
传输线用于电子设备内部 各部分之间的信号传输, 如电脑、手机等。
03
CATALOGUE
阻抗匹配的实现方法
通过变换元件实现阻抗匹配
电阻变换
电感变换
通过串联或并联电阻,改变传输线的 阻抗,实现阻抗匹配。
通过串联或并联电感,改变传输线的 阻抗,实现阻抗匹配。
阻抗匹配

阻抗匹配(Impedance Matching)学院:信息工程学院班级: 08通信一班姓名:______王鲲鹏_______学号: 0839050阻抗匹配(Impedance Matching)1.什么是阻抗匹配?阻抗匹配是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。
在低频电路中,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(可以这么理解:因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。
从以上分析可以得出结论:如果需要输出电流大,则选择小的负载R;如果需要输出电压大,则选择大的负载R;如果需要输出功率最大,则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
当交流电路中含有容性或感性阻抗时,就需要信号源与负载阻抗的的实部相等,虚部互为相反数,此时达到匹配。
有时阻抗不匹配还有另外一层意思,例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的,如果负载条件改变了,则可能达不到原来的性能,这时我们也会叫做阻抗失配。
在高频电路中,我们还必须考虑反射的问题。
当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。
如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等(即不匹配)时,在负载端就会产生反射。
传输线的特征阻抗(也叫做特性阻抗)是由传输线的结构以及材料决定的,而与传输线的长度,以及信号的幅度、频率等均无关。
阻抗匹配(Impedance Matching)在高频设计中是一个常用的概念,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。
匹配的实质就是设法在终端负载附近产生一新的反射波,使它恰好和负载引起的反射波等辐反相,彼此抵消,从而达到匹配传输的目的,从而提升能源效益。
一旦匹配完善,传输线即处于行波工作状态。
阻抗以及阻抗匹配

我来大概概括一下ADC输入阻抗的问题:1:SAR型ADC这种ADC内阻都很大,一般500K以上。
即使阻抗小的ADC,阻抗也是固定的。
所以即使只要被测源内阻稳定,只是相当于电阻分压,可以被校正。
2:开关电容型,如TLC2543之类。
他要求很低的输入阻抗用于对内部采样电容快速充电。
这时最好有低阻源,否则会引起误差。
实在不行,可以外部并联一很大的电容,每次被取样后,大电容的电压下降不多。
因此并联外部大电容后,开关电容输入可以等效为一个纯阻性阻抗,可以被校正。
3:FLASH.html">FLASH型(直接比较型)。
大多高速ADC都是直接比较型,也称闪速型(FLASH),一般都是低阻抗的。
要求低阻源。
对外表现纯阻性,可以和运放直接连接4:双积分型大多输入阻抗极高,几乎不用考虑阻抗问题5:Sigma-Delta型。
这是目前精度最高的ADC类型,也是最难伺候的一种ADC。
重点讲一下要注意的问题:a.内部缓冲器的使用。
SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入,必须有低阻源。
所以为了简化外部设计,内部大多集成有缓冲器。
缓冲器打开,则对外呈现高阻,使用方便。
但要注意了,缓冲器实际是个运放。
那么必然有上下轨的限制。
大多数缓冲器都是下轨50mV,上轨AVCC-1.5V。
在这种应用中,共莫输入范围大大的缩小,而且不能到测0V。
一定要特别小心!一般用在电桥测量中,因为共模范围都在1/2VCC附近。
不必过分担心缓冲器的零票,通过内部校零寄存器很容易校正的。
b.输入阻抗问题。
SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入,在低阻源上工作良好。
但有时候为了抑制共模或抑制乃奎斯特频率外的信号,需要在输入端加RC滤波器,一般DATASHEET上会给一张最大允许输入阻抗和C和Gain的关系表。
这时很奇怪的一个特性是,C 越大,则最大输入阻抗必须随之减小!刚开始可能很多人不解,其实只要想一下电容充电特性久很容易明白的。
阻抗匹配计算详解

首先应知道是特性阻抗还是差分阻抗,具体阻抗线在哪些信号层上,阻抗线的参考面是哪 些层?其次根据文件选择正确的阻抗模型来计算阻抗,最后通过调整各层间的介质厚度,或者 调整阻抗线的线宽及间距来满足阻抗及板厚的要求! [( p; R* t. k/ h9 T 五,举例说明怎样使用 Polar Si9000 计算阻抗及设计层叠结构:6 `: C$ i4 k2 W. ^/ ?
半固化片(即 PP),一般包括:106,1080,2116,7628 等,其厚度为:106 为 0.04MM,1080 为 0.06MM,2116 为 0.11MM,7628 为 0.19MM.5 j( g- f. l& [0 V* |" l 当我们计算层叠结构时候通常需要把几张 PP 叠在一起,例如:2116+106,其厚度为 0.15MM,即 6MIL;1080*2+7628,其厚度为 0.31MM,即 12.2MIL 等.但需注意以下几点:1,一般不允许 4 张或 4 张以上 PP 叠放在一起,因为压合时容易产生滑板现象.2,7628 的 PP 一般不允许放在外层, 因为 7628 表面比较粗糙,会影响板子的外观.3,另外 3 张 1080 也不允许放在外层,因为压合时 也容易产生滑板现象.0 g# a. _2 T$ H- h8 B; {
S1=20mil S1=40mil
我们可以看到如果要使线宽达到 4mil 那么差分间距 S1 要达到 20mil,此 距离是比较大的,对布线空间要求比较严格。 所以综上所述,一般我们采取的做法实际上是有误差的,但是还是接近于 计算结果的。如果要真的严格控制,是比教难达到的,何况差分还要严格 平行等间距,这在设计中都比较难实现。下图是个实际的设计例子:
阻抗匹配方式

1、概括:高速信号线中才考虑使用这样的电阻。
在低频情况下,一般是直接连接。
这个电阻有两个作用,第一是阻抗匹配。
因为信号源的阻抗很低,跟信号线之间阻抗不匹配(关于阻抗匹配,请看详述),串上一个电阻后,可改善匹配情况,以减少反射,避免振荡等。
第二是可以减少信号边沿的陡峭程度,从而减少高频噪声以及过冲等。
因为串联的电阻,跟信号线的分布电容以及负载的输入电容等形成一个RC 电路,这样就会降低信号边沿的陡峭程度。
大家知道,如果一个信号的边沿非常陡峭,含有大量的高频成分,将会辐射干扰,另外,也容易产生过冲。
2、详述(阻抗匹配)阻抗匹配是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。
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(请参看输出阻抗一问),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=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2)=U2×R/[(R-r)2+4×R×r]=U2/{[(R-r)2/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。
注意式中[(R-r)2/R],当R=r时,[(R-r)2/R]可取得最小值0,这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。
即,当负载电阻跟信号源内阻相等时,负载可获得最大输出功率,这就是我们常说的阻抗匹配之一。
对于纯电阻电路,此结论同样适用于低频电路及高频电路。
高频设计中的阻抗匹配

阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念,下面对这个“阻抗匹配”进行解析。
阐述什么是阻抗匹配。
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。
大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
改变阻抗力把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。
调整传输线由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。
最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。
对于普通的宽频放大器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。
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,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
高速 PCB布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为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,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便.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;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。
高频功率放大器阻抗匹配

高频功率放大器阻抗匹配
高频功率放大器阻抗匹配是指通过调整负载阻抗,使得信号源与负载之间达到最佳的功率传输状态。
在高频功率放大器中,阻抗匹配的重要性更加突出,因为高频信号的能量传输更容易受到阻抗不匹配的影响。
高频功率放大器的阻抗匹配可以通过多种方法实现。
其中,采用变压器或者电感、电容进行阻抗转换是最常用的方法之一。
此外,还可以通过使用串联/并联电阻或者电感、电容的办法来进行阻抗匹配。
在进行阻抗匹配时,需要注意以下几点:
1.阻抗匹配的方式应该根据具体的应用场景和要求来选择。
例如,如果需要输出更大的功率,就需要选择更小的负载阻抗;反之,如果需要输出电压更高的信号,就需要选择更大的负载阻抗。
2.在进行阻抗匹配时,需要注意信号源与负载之间的功率传输效率。
如果阻抗不匹配,就会导致信号反射或者能量损失,从而影响整个系统的性能。
3.在高频功率放大器中,还需要考虑信号的频率和带宽对阻抗匹配的影响。
高频信号的传播更容易受到阻抗不匹配的影响,因此需要在设计时充分考虑信号的频率和带宽特性。
总之,高频功率放大器的阻抗匹配是实现高效能量传输的关键因素之一。
通过合理选择阻抗匹配的方式和参数,可以实现信号的高效传输和放大,从而满足各种应用场景的需求。
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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。
然而阻抗匹配的概念可以推广到交流电路,当负载阻抗与信号源阻抗共轭时,能够实现功率的最大传输,如果负载阻抗不满足共轭匹配的条件,就要在负载和信号源之间加一个阻抗变换网络,将负载阻抗变换为信号源阻抗的共轭,实现阻抗匹配。
匹配分类大体上,阻抗匹配有两种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。
1. 改变阻抗力把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。
重复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。
2. 调整传输线由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配。
阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。
最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。
对于普通的宽频放大器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。
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,这表明所有能量都被负载吸收了。
反之则在传输中有能量损失。
高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为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,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便。
何为阻抗阻抗是电阻与电抗在向量上的和。
高频电路的阻抗匹配由于高频功率放大器工作于非线性状态,所以线性电路和阻抗匹配(即:负载阻抗与电源内阻相等)这一概念不能适用于它。
因为在非线性(如:丙类)工作的时候,电子器件的内阻变动剧烈:通流的时候,内阻很小;截止的时候,内阻接近无穷大。
因此输出电阻不是常数。
所以所谓匹配的时候内阻等于外阻,也就失去了意义。
因此,高频功率放大的阻抗匹配概念是:在给定的电路条件下,改变负载回路的可调元件,使电子器件送出额定的输出功率至负载。
这就叫做达到了匹配状态。
------------------------------------------------------怎样理解阻抗匹配阻抗匹配是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。
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。
注意式中[(R-r)*(R-r)/R],当R=r时,[(R-r)*(R-r)/R]可取得最小值0,这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U*U/(4*r)。
即,当负载电阻跟信号源内阻相等时,负载可获得最大输出功率,这就是我们常说的阻抗匹配之一。
对于纯电阻电路,此结论同样适用于低频电路及高频电路。
当交流电路中含有容性或感性阻抗时,结论有所改变,就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等,虚部互为相反数,这叫做共厄匹配。
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(可以这么理解:因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。
从以上分析我们可以得出结论:如果我们需要输出电流大,则选择小的负载R;如果我们需要输出电压大,则选择大的负载R;如果我们需要输出功率最大,则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
有时阻抗不匹配还有另外一层意思,例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的,如果负载条件改变了,则可能达不到原来的性能,这时我们也会叫做阻抗失配。
在高频电路中,我们还必须考虑反射的问题。
当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。
如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配(相等)时,在负载端就会产生反射。
为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法,牵涉到二阶偏微分方程的求解,在这里我们不细说了,有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。
传输线的特征阻抗(也叫做特性阻抗)是由传输线的结构以及材料决定的,而与传输线的长度,以及信号的幅度、频率等均无关。
例如,常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75欧,而一些射频设备上则常用特征阻抗为50欧的同轴电缆。
另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300欧的扁平平行线,这在农村使用的电视天线架上比较常见,用来做八木天线的馈线。
因为电视机的射频输入端输入阻抗为75欧,所以300欧的馈线将与其不能匹配。
实际中是如何解决这个问题的呢?不知道大家有没有留意到,电视机的附件中,有一个300欧到75欧的阻抗转换器(一个塑料包装的,一端有一个圆形的插头的那个东东,大概有两个大拇指那么大的)?它里面其实就是一个传输线变压器,将300欧的阻抗,变换成75欧的,这样就可以匹配起来了。
这里需要强调一点的是,特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念,它与传输线的长度无关,也不能通过使用欧姆表来测量。
为了不产生反射,负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等,这就是传输线的阻抗匹配。
如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能量传递不过去,降低效率;会在传输线上形成驻波(简单的理解,就是有些地方信号强,有些地方信号弱),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,会产生震荡,辐射干扰等。
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,就像上面所说的电视机中的那个例子那样。
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。
第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法。
一些驱动器的阻抗比较低,可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配,例如高速信号线,有时会串联一个几十欧的电阻。
而一些接收器的输入阻抗则比较高,可以使用并联电阻的方法,来跟传输线匹配,例如,485总线接收器,常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。
为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题,我来举两个例子:假设你在练习拳击——打沙包。
如果是一个重量合适的、硬度合适的沙包,你打上去会感觉很舒服。
但是,如果哪一天我把沙包做了手脚,例如,里面换成了铁沙,你还是用以前的力打上去,你的手可能就会受不了了——这就是负载过重的情况,会产生很大的反弹力。
相反,如果我把里面换成了很轻很轻的东西,你一出拳,则可能会扑空,手也可能会受不了——这就是负载过轻的情况。
另一个例子,不知道大家有没有过这样的经历:就是看不清楼梯时上/下楼梯,当你以为还有楼梯时,就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。
当然,也许这样的例子不太恰当,但我们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。
------------------------------------------------------高速PCB设计中的阻抗匹配(资料整理)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,这表明所有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,一般认为如果信号的上升/下降时间(按10%~90%计)小于6倍导线延时,就是高速信号,必须注意阻抗匹配的问题。
导线延时一般取值为150ps/inch。