電路板廠家講解阻抗匹配原理

阻抗匹配是無線電技術中常見的一種工作狀態，它反映了輸入電路和輸出電路之間的功率傳輸關系。 當電路達到阻抗匹配時，將獲得最大功率傳輸。 相反，當電路阻抗不匹配時，不僅不能獲得最大的功率傳輸，而且還可能損壞電路。 阻抗匹配常見于各級放大電路、放大器與負載、測量儀器與被測電路、天線與接收機或發射機與天線等之間。例如，揚聲器的輸出電路與揚聲器之間的阻抗必須匹配 . 如果不匹配，揚聲器的輸出功率就不能完全傳輸到揚聲器。 如果揚聲器的阻抗遠小于揚聲器的輸出阻抗，揚聲器就會處于過載狀態，其末級功放管很容易損壞。 相反，如果喇叭的阻抗比喇叭的輸出阻抗高太多，輸出電壓就會升高，也不利于喇叭和喇叭的工作，聲音也會失真 . 因此，功放電路的輸出阻抗越接近喇叭阻抗越好。 又如，無線電發射機的輸出阻抗應與饋線的阻抗以及饋線和天線的阻抗一致。 如果阻抗值不一致，發射機輸出的高頻能量就不能完全被天線發射出去。 未從這部分發射的能量會被反射回來產生駐波，嚴重時會造成饋線絕緣層和發射機末級功放管的損壞。 為了有效傳輸信號和能量，電路必須工作在阻抗匹配狀態，即信號源或電源的內阻等于電路的輸入阻抗，電路的輸出阻抗為 等于負載的阻抗。 一般的輸入輸出電路中往往含有電阻、電容和電感元件。 由它們組成的電路稱為電抗電路，只含有電阻的電路稱為純電阻電路。 下面簡要分析純電阻電路和電抗電路的阻抗匹配問題。

1、純電阻電路

中學物理電學的時候，曾經講過一個問題：電阻為R的用電器接到電動勢為E、內阻為r的電池組時，電源在什么情況下輸出最大功率？ 當外阻等于內阻時，電源外電路的功率輸出最大，為純電阻電路的功率匹配。 如果將電路換成交流電路，也必須滿足R=r的條件才能與電路相匹配。

2、電抗電路

電抗電路比純電阻電路復雜。 電路中除了電阻之外，還有電容和電感。 并工作在低頻或高頻交流電路中。 在交流電路中，電阻、電容和電感對交流電流的阻斷作用稱為阻抗，用字母Z表示。其中，電容和電感對交流電流的阻斷作用分別稱為容抗和感抗 . 容抗和感抗的大小不僅與電容和電感的大小有關，還與交流電流的頻率有關。 值得注意的是，在電抗電路中，電阻R、感抗和容抗的值不能用簡單的算術相加，而通常用阻抗三角法計算。 因此，電抗電路的匹配比純電阻電路的匹配復雜。 輸入、輸出電路除要求電阻元件等阻外，電抗元件應大小相等、符號相反（共軛匹配）； 或者電阻分量和電抗分量分別相等（無反射匹配）。 這里的電抗X是指感抗XL和容抗XC之差（只針對串聯電路，若是并聯電路則計算更復雜）。 滿足以上條件稱為阻抗匹配，負載可以獲得最大功率。 阻抗匹配的關鍵是前級的輸出阻抗與后級的輸入阻抗相等。 輸入阻抗和輸出阻抗廣泛存在于各種電子電路、各種測量儀器和各種電子元器件中。 什么是輸入阻抗和輸出阻抗？ 輸入阻抗是指電路對信號源的阻抗。 例如，萬用表中電壓量程的輸入阻抗（稱為電壓靈敏度）越高，對被測電路的分流越小，測量誤差就越小。 電流塊的輸入阻抗越低，被測電路的分壓越小，測量誤差也就越小。 對于功放來說，當信號源的輸出阻抗與放大電路的輸入阻抗相等時，稱為阻抗匹配，這樣放大電路在輸出端就能獲得最大功率。 輸出阻抗是指電路對負載的阻抗。 例如，電壓源需要低輸出阻抗，而電流源需要高輸出阻抗。 對于放大器電路，輸出阻抗的大小表示其承受負載的能力。 通常，輸出阻抗小，承受負載的能力強。 如果輸出阻抗與負載不匹配，可加變壓器或網絡電路進行匹配。 例如，輸出變壓器通常連接在晶體管放大器和揚聲器之間。 放大器的輸出阻抗與變壓器的初級阻抗匹配，變壓器的次級阻抗與揚聲器的阻抗匹配。 變壓器通過初級繞組的匝數比來變換阻抗比。 在實際電子電路中，經常會遇到信號源與放大電路或放大電路與負載的阻抗不相等，不能直接連接。 解決辦法是在它們之間加一個匹配電路或匹配網絡。 最后需要注意的是，阻抗匹配只適用于電子電路。 由于電子線路中傳輸的信號功率微弱，需要匹配來提高輸出功率。 在電器電路中，一般不考慮匹配，否則會導致輸出電流過大，損壞電器。

電子管

一個基本的電子管一般有三個電極：發射電子的陰極（K），吸收陰極發射的電子的陽極（A），控制電子流向陽極的柵極（G）。 發射電子的陰極是：陰極本身必須有相當大的熱量，有兩種類型的陰極。 一種是直熱式，通過電流直接加熱陰極發射電子； 另一種稱為側熱陰極。 它的結構一般是一根中空的金屬管，里面裝有一根螺旋狀的燈絲。 利用燈絲電壓，燈絲升溫，使陰極升溫并發射電子。 今天，日常生活中大部分電子管都是從陰極發射出的電子通過柵線之間的縫隙到達陽極。 由于柵極比陽極更靠近陰極，因此改變柵極電勢對陽極電流的影響比改變陽極電壓大得多。 這就是三極管的放大作用。 也就是說，電網電壓對陽極電流的控制作用。 我們用一個叫做跨導（S）的參數來表示 還有一個參數μ來描述電子管的放大倍數，它的意義是表示柵極電壓比陽極電壓在控制陽極電流方面的作用強多少倍。

為了提高電子管的放大系數，在三極管的陽極和控制柵之間又加了一個柵，稱為簾柵。 四極桿形成。 由于簾柵具有比陰極高得多的正電壓，它也是一個強大的加速電極，能使電子以更高的速度快速到達陽極，從而使控制柵的控制作用變得更加顯著。 因此，它具有比三極管更大的放大系數，但由于簾柵電極對電子的加速作用，使高速電子撞擊陽極。 這些高速電子具有很大的動能，會從陽極撞出所謂的二次電子。 這些二次電子中有一部分會被簾柵吸收，形成簾柵電流，使柵柵電壓降低，從而導致陽極電流減小。 因此，四極桿的放大倍數是有限的。

為了解決上述矛盾，在四極桿的簾柵外兩側增加了一對與陰極相連的集電極和發射極。 由于集電極和發射極的電位與陰極相同，對電子產生排斥作用，使電子通過簾柵后，在集電極的作用下沿一定方向前進，形成平束。 平面電子束的電子密度很高，從而形成一個低壓區，被陽極擊出的二次電子由于這個低壓區的斥力被推回陽極，從而大大減少了屏柵 電流和加強電子管的放大能力 這種電子管稱為束流四極管。 束流四極管不僅比三極管具有更高的放大系數，而且陽極面積也更大，可以通過更大的電流。 因此在目前的功放中常用作功放。

電子電路中的反饋電路：

反饋電路已廣泛應用于各種電子電路中。 反饋是放大器的反饋過程，放大器的輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部反饋到放大器的輸入端與輸入信號進行比較（加或減），有效輸入 比較得到的信號用來控制輸出端反饋到放大器輸入端的反饋信號加強了原來的輸入信號，使輸入信號增大的稱為正反饋。 反之則為負。 按其電路結構可分為電流反饋電路和電壓反饋電路 正反饋電路多用于電子振蕩電路，而負反饋電路多用于各種高、低頻放大電路。 由于它們被廣泛使用，我們將在這里討論負反饋電路。 負反饋對放大器性能有五種影響：

1.負反饋可以提高放大器增益的穩定性

2.負反饋可以加寬放大器的通帶

3.負反饋可以減少放大器的失真

4.負反饋可以提高放大器的信噪比

5.負反饋影響放大器的輸出和輸入電阻

根據公式：

由上式可知，當R=r時，式中分母中（R-r）的值至少為0，負載獲得的功率最大。 因此，當負載電阻等于電源內阻時，負載將獲得最大功率。 這就是電子電路中阻抗匹配的基本原理。

串聯和并聯諧振電路的特性

一、串聯諧振電路：當外部頻率加到串聯諧振電路時，具有以下特點：

1、當外界頻率等于其諧振頻率時，其電路阻抗為純阻性且具有最小值，實際應用中稱為陷波器

2、當外界頻率高于其諧振頻率時，電路阻抗呈感性，相當于一個感性線圈

3、當外界頻率低于其諧振頻率時，電路呈容性，相當于一個電容

二、聯合諧振電路：當外部頻率加入并聯諧振電路時，具有以下特點：

1、當外界頻率等于其諧振頻率時，其電路阻抗為純阻性且有最大值，實際應用中稱為選頻電路

2、當外界頻率高于其諧振頻率時，電路阻抗呈容性，相當于一個電容

3、當外界頻率低于其諧振頻率時，電路呈感性，相當于一個電感線圈

因此，當串聯或并聯諧振電路在信號頻率點不穩壓時，信號會通過它產生相移（即相位失真）PCB廠家、PCB設計師、PCBA廠家為您講解阻抗匹配原理。