什么是输出阻抗

输出阻抗简介

小编通过了解得知，输出阻抗output impedance英文名称，阻抗是电路或设备对电流的阻力，输出阻抗是在出口处测得的阻抗。阻抗越小，驱动更大负载的能力就越高，在电路输出端所视入的电路一侧的阻抗。阻抗是电路或设备对电流的阻力，输出阻抗是在出口处测得的阻抗。阻抗越小，驱动更大负载的能力就越高。输入阻抗和输出阻抗在很多地方都用到，非常重要。首先，输入阻抗和输出阻抗是相对的，我们先要明白阻抗的意思。阻抗，简单的说就是阻碍作用，甚至可以说就是电阻，即一种另一层意思上的等效电阻。引入输入阻抗和输出阻抗这两个词，最大的目的是在设计电路中，要提高效率，即要达到阻抗匹配，达到最佳效果。有了输入输出阻抗这两个词，还可以方便两个电路独立的分开来设计。

                                    图1. 输出阻抗原理图

输出阻抗原理

无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意 ，但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率（关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配”一问）。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。 
  

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}  
  

            

                                   图2.输出阻抗原理图

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。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，这叫做共扼匹配。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。 频放大器输出为什么外接的阻抗要与内阻抗相等呢，这是因为只有相等时获得的功率最大，当外接阻抗小于内阻抗时，电流会增加，但内阻抗的功率大于外接的功率，而且输出电流有限制。当外接的阻抗大于内阻抗时，工作电流会减小，外接的功率也下降。所谓阻抗匹配就是这个道理。小编今天就暂时先说到这里 ， 若大家有其他不同见解或是疑问， 可以到本站的论坛去发帖跟我爱方案网网友交流...