驱动电路、输入阻抗及输出阻抗
谈音响中的阻抗
谈音响中的阻抗2009-08-11 09:40:22 来源: 作者: 【大中小】浏览:2947次评论:0条谈音响中的阻抗笔者发现消费者在选购前级、后级扩大器时，常会询问它的输入阻抗、输出阻抗及输出内阻是多少？功率和驱动能力有多强？胆机好还是晶体管机好？桥接又如何？选购扬声器时也想了解它的功率、效率、阻抗等等感觉似是而非的问题。
首先从阻抗谈起。
阻抗是音响是最常看到的字眼了，那么它到底是指什么呢？阻抗与电阻的概念不是完全一样的。
阻抗就是电阻加电抗，详细地说，就是电阻、电容抗、电感抗在向量上的总和。
在相现电压下，阻抗越高电流越小，阻抗越低电流越大。
一般音响器材常提到阻抗的地方有：扬声器的阻抗，前后级放大器的输入阻抗，前级的输出阻抗，（后级经常不称作输出阻抗，而称输出内阻），信号导线的传输阻抗等。
若说到器材内部电子线路及零件和各部分阻抗那就复杂了在此只介绍有关音响器材标称的阻抗具有什么实质意义。
1、扬声器的电阻抗现在先从扬声器的阻抗谈起。
目前，世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器，以满足日益增长的Hi-Fi市场与AV市场的需要，但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω，8Ω，16Ω，32Ω这样一个国际化的标准系列。
这代表了什么呢？这代表了扬声器谐振频率的峰值fo至第2个共振峰fr之间呈现的最低阻抗值，如图1所示，实际上扬声器构成的输出线路是一个带电抗的电阻，只不过它的电阻随播放音乐的频率而变，这个动态的电阻就称为阻抗，它可不是一个常数值，而是随频率的不同而不同，甚至可能会起伏得很厉害，可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω，也可能在某频率低到1Ω或以下。
当后级输出一固定电压给扬声器时，依照欧姆定律，4Ω的扬声器会比8Ω的扬声器多流过一倍的电流，因此如果你会计算功率的话，你就会明白为何一部8Ω输出100W的晶体后级，在接上4Ω扬声器时会变成200W了。
当然除非特殊需要，没有一个扬声器的设计专家会冒天下众多音视器材阻抗匹配要求之大不韪，设计出类似于2.5Ω，5Ω，10Ω，15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。
运放的阻抗计算
运算放大器的阻抗计算可以通过多种方法进行，具体取决于所讨论的阻抗类型（输入阻抗、输出阻抗、反馈阻抗等）以及电路的具体配置。
以下是一些基本的阻抗计算方法：
输入阻抗：在同相运算放大器电路中，输入阻抗可以使用以下公式计算：Zin = (1 + Aαβ)Zi。
其中，Aα是开环电压增益，Zi是不使用反馈的运算放大器的输入阻抗，β是一个反馈因子。
输出阻抗：输出阻抗可以通过测量或计算得出。
在同相运算放大器中，输出阻抗可以测量为Zout = Zo/(1 + Aαβ)。
此外，输出阻抗也可以通过计算得出，具体取决于电路的配置和反馈类型。
反馈阻抗：反馈阻抗是运算放大器电路中引入的阻抗，用于影响电路的性能。
反馈阻抗的计算取决于电路的具体配置和反馈类型。
一般来说，反馈阻抗可以通过在电路中测量电压和电流来计算得出。
需要注意的是，运算放大器的阻抗计算是一个复杂的过程，需要综合考虑电路的拓扑结构、元件参数、电源电压等多个因素。
此外，不同的运算放大器型号和电路配置可能会具有不同的阻抗特性。
因此，在实际应用中，建议查阅相关数据手册或咨询专业人士以获取准确的阻抗计算方法和电路设计参数。
电路中的驱动能力和阻抗的关系
电路中的驱动能力和阻抗的关系【摘要】本文主要讨论了电路中驱动能力和阻抗之间的关系。
文章介绍了驱动能力和阻抗的定义，解释了它们在电路中的重要性。
然后，探讨了驱动能力对阻抗的影响以及阻抗对驱动能力的要求，强调了它们之间相互影响的关系。
接着，文章重点分析了驱动能力和阻抗的匹配问题，指出了匹配不当可能会导致电路性能下降的情况。
对于如何选择适当的驱动能力和阻抗进行了总结和建议，帮助读者更好地设计和优化电路。
通过本文的阐述，读者能够更好地理解和应用驱动能力和阻抗在电路设计中的重要性，以提高电路性能和稳定性。
【关键词】电路、驱动能力、阻抗、匹配、选择、影响、要求、结论1. 引言1.1 引言电路中的驱动能力和阻抗的关系是电子学领域中一个重要而复杂的话题。
在电路设计中，驱动能力和阻抗的匹配以及选择都会直接影响到电路的性能和稳定性。
驱动能力通常用来描述一个电路元件或信号源所能输出的电流或电压，是衡量其推动能力的重要指标。
而阻抗则是描述电路元件或信号源对外部电路的电学特性的参数，包括电阻、电感和电容等。
在实际电路中，驱动能力和阻抗常常相互影响。
驱动能力越大，可以推动的负载阻抗就越低，而负载阻抗的变化也会影响到驱动能力。
在设计电路时，需要考虑驱动能力对阻抗的影响以及阻抗对驱动能力的要求。
选择合适的驱动器件和匹配合适的负载阻抗，可以提高电路的工作效率和稳定性。
本文将重点探讨驱动能力与阻抗之间的关系，分析驱动能力对阻抗的影响、阻抗对驱动能力的要求，以及如何进行驱动能力和阻抗的匹配和选择。
通过深入理解这些概念，可以更好地设计和优化电路，提高电路的性能和可靠性。
2. 正文2.1 驱动能力与阻抗的定义驱动能力是指电路输出端的信号源对外部负载的驱动能力，通常用最大输出电流或最大输出功率来描述。
驱动能力越强，电路就能够驱动更大的负载，输出的信号质量也会更好。
一般来说，驱动能力越大，电路的输出阻抗就会越小，反之亦然。
阻抗是电路中表示元件对外部电信号的阻碍程度的物理量，它与电路的电流和电压之间的关系有密切的联系。
什么是电路中的输入和输出阻抗
什么是电路中的输入和输出阻抗电路中的输入和输出阻抗是电子设备和电路中重要的参数。
它们直接影响到电路的性能和匹配。
本文将解释什么是输入和输出阻抗，以及它们在电路中的作用和应用。
1. 输入阻抗输入阻抗是指电路或设备的输入端对外部信号源呈现的等效阻抗。
当信号源接入电路时，输入阻抗会对信号源产生影响。
一般来说，输入阻抗应该尽可能大，以确保电路与信号源之间的最小功率损失。
输入阻抗通常由电路的输入端与地之间的等效阻抗来表示。
2. 输出阻抗输出阻抗是指电路或设备的输出端对外部负载或下一个级联电路呈现的等效阻抗。
当电路输出信号被传递到外部负载或下一个级联电路时，输出阻抗会对信号产生影响。
一般来说，输出阻抗应该尽可能小，以确保信号能够有效地传输给负载或下一个级联电路。
输出阻抗通常由电路的输出端与地之间的等效阻抗来表示。
3. 输入和输出阻抗的作用输入和输出阻抗在电路中起到重要的作用。
它们与信号源和负载之间的匹配有关，能够实现信号的高效传输和减少信号损耗。
适当匹配输入和输出阻抗能够最大限度地提高信号的传输效果和质量。
4. 输入和输出阻抗的应用输入和输出阻抗的应用广泛存在于电子设备和电路中。
例如：- 在放大器中，输入阻抗的大小能够决定放大器与信号源的匹配程度，影响信号的输入功率和电路的增益。
- 在传输线路或电缆系统中，输出阻抗对传输信号的衰减和失真起着关键作用，能够影响传输信号的质量和可靠性。
- 在通信系统中，输入和输出阻抗的匹配能够保证信号的高效传输和通信质量的提高。
总结：输入和输出阻抗是电路中重要的参数，它们直接影响到电路的性能和匹配。
适当匹配输入和输出阻抗能够提高信号的传输效果和质量。
在不同的电子设备和电路中，输入和输出阻抗的应用广泛，能够影响信号的传输和通信质量。
输入电阻和输出电阻
输入电阻是用来衡量放大器对信号源的影响的一个性能指标。
输入电阻越大，表明放大器从信号源取的电流越小，放大器输入端得到的信号电压也越大，即信号源电压衰减的少。
因此作为测量信号电压的示波器、电压表等仪器的放大电路应当具有较大的输入电阻。
如果想从信号源取得较大的电流，则应该使放大器具有较小的输入电阻。
关键点是输入电阻是和信号源电阻是并联的关系，给信号源并联上一个非常大的电阻，假设信号源电压不变，则通过输入电阻的电流非常小，即上面所说的从信号源取得的电流非常小，与信号源并联上此输入电阻后，二者差的越大，则二者的等效并联电阻值越接近信号源电阻，从而信号源上的电压虽然有所降低，但越接近最初的值，假设输入电阻无穷大，即断路，则相当于没有给信号源并联电阻，电压就是初值，不会衰减，这就是上面所说的信号源电压衰减的少。
输出电阻用来衡量放大器带负载能力的强弱。
当放大器将放大了的信号输出给负载电阻RL时，对负载RL来说，放大器可以等效为具有内阻Ro的信号源，由这个信号源向RL提供输出信号电压和输出信号电流。
Ro称为放大器的输出电阻，它是从放大器输出端向放大器本身看入的交流等效电阻。
如果输出电阻Ro很小，满足R0<<RL条件，则当RL 在较大范围内变化时，就可基本维持输出信号电压的恒定。
反之，如果输出电阻Ro很大，满足Ro>>RL条件，则当RL在较大范围内变化时，就可维持输出信号电流的恒定。
放大器在不同负载条件瞎维持输出信号电压（或电流）恒定的能力称为带负载能力。
而输出电阻Ro就是表征这种能力的一个性能指标。
关键点是把放大器等效为了具有内阻的信号源，而将负载并联到了信号源内阻上，这样分析同输入电阻方法相同。
共集电极放大器又称为射极跟随器，具有很大的输入电阻和较小的输出电阻（一般为几欧或几百欧）。
为了降低输出电阻值，可选用B值大的管子，较小的输出电阻，说明具有很强的带负载能力，负载在较大范围内变化时，基本可以维持输出信号电压的恒定。
输出阻抗与输入阻抗详解
输出阻抗与输入阻抗详解一般讲：<a>采集信号1.信号源为电压源，输入阻抗越大越好；2.信号源为电流源，输入阻抗越小越好；<b>采集功率1.输入阻抗要与源阻抗一致合成一句话，就是源和负载的阻抗要匹配(不同的应用场合，“匹配”的涵义不一样)电路的带负载能力与输入输出阻抗的关系带负载能力带负载能力是指，外接器件后，输出的电压或电流大小不受影响的能力。
比如，如果一个单片机的引脚输出5伏电压信号，如果接上一个负载后，它的5伏保持不变，那么，它就可以带动这个负载，如果变小，那就说明带不动负载。
同样，如果输出的电流能够满足负载的需要，那就说明带负载能力满足要求，反之亦然。
所谓带负载能力，是说电路的输出电阻的大小，和电压源（电流源）中的内阻是一个意思。
例如:在放大电路中，如果你想负载获得得稳定的电压，即负载大小变化时也能获得稳定的电压，此时就要求放大电路的输出电阻越小越好，这样内阻基本上不参与输出电压的分压，所以负载电阻不管多大它上面的电压基本不变。
你完全可以用电压源串一个内阻接负载时的情况分析。
如果放大电路输出可以等效成电流源（如果你想让负载上获得稳定的电流），此时就要求输出输出电阻越大越好（最好无穷大），这样不管负载怎么变化内阻（它是并联的）分得的电流都很小，所以电流很稳定。
你完全可以用理想电流源并联一个内阻的情况来分析。
所以在实际电路，你要看它的输出端是想稳定输出电流还是想稳定电压（放大电路中的负反馈类型可以判断出来），如果是想稳定输出电压，说它带负载能力强表示其输出电阻比较小，如果是稳定输出电流，说它带负载能力强表示其输出电阻比较大。
通常，要求输出电阻比较小的情况居多。
输入阻抗输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。
在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。
你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。
输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。
运放输入阻抗和类别
一、输入阻抗和输出阻抗（1）首先，输入阻抗和输出阻抗是相对的。
阻抗，简单的说就是阻碍作用，甚至可以说就是电阻，即另一层意思上的等效电阻。
引入输入阻抗和输出阻抗，最大的目的是在设计电路中提高效率，即要达到阻抗匹配，达到最佳效果。
阻抗匹配可以这样简单了解：假设一个电路中R为负载电阻，r为电源E的内阻，E为电压源。
由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态；而当R很少时接近短路状态。
显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。
根据式: P=I2R=(ER+r )2R= E24r+(R−r)2R从上式可看出，当R=r时此时负载所获取的功率最大。
所以，当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大功率。
这就是电路阻抗匹配的基本原理。
（2）输入输出阻抗都跟电路的具体设计有关。
这里先提供几条经验：1、阻抗匹配时负载可以得到最大的信号功率。
2、阻抗匹配时效率不一定最高。
3、前级输出阻抗大于后级输入阻抗时，传输效率变低，传输功率小于最大值。
4、前级输出阻抗小于后级输入阻抗时，传输效率变高，传输功率也小于最大值。
5、输入阻抗一般是高些为好，这样对前级输出要求不严格。
6、输出阻抗一般是低些为好，这样负载适应性强，负载能力强。
7、输入阻抗高往往易受到干抗，所以需要特别的设计（例如屏蔽）。
8、输出阻搞太低往往也受到元器件、传输导线和电源限制。
例如：有些功放的输出阻抗可以低到2Ω，再低的话已经没有意义（导线损耗反而成主要问题）。
二、ttl/coms型器件按导电类型不同，分为双极型集成电路和单极型集成电路两类。
前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型属于这一类。
后者工作速度低，但输人阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成，其主要产品为MOS型集成电路。
MOS电路又分为NMOS、PMOS、CMOS型。
（1）不同类型，不同工艺的器件其输入和输出阻抗也不同。
实验05 基本放大电路三(输入阻抗和输出阻抗的测量)
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实验05基本放大电路三
——输入阻抗和输出阻抗的测量
一、实验目的
1．熟悉电子元器件和模拟电路实验箱
2．学习测量放大电路的r i ，r o 的方法，了解共射极电路特性
4．学习放大电路的动态性能
R L 。
输入阻抗和输出阻抗的测量
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所谓输入电阻，指的是放大电路的输入电阻，不包括R1、R2部分。
在输入端串接一个5K1电阻如图3.4，测量V S与V i，即可计算r i。
(2)输出电阻测量(见图3.5）
在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的R L值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时V L和空载时的V O，即可计算出r O。
思考题：
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1．驱动电路(Drive Circuit)，位于主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路（即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管），称为驱动电路。
功率驱动电路：一般情况下，无论是数字电路还是模拟电路，为了减小功耗，那么在内部信号处理和计算的时候，电压、电流比较小，那么这些信号对外部的驱动能力也就很小。
但是比如电机等一些外部设备，他们的功率比较高，如果直接用这些内部计算得到的信号去驱动它们显然是不行的，那么就需要有功率驱动电路了，由这些控制信号来控制功率驱动电路，再由功率驱动电路产生大功率信号，来驱动外部设备（如：电机）。
NPN三极管驱动继电器电路
注：当三极管由导通变为截止时，继电器产生一个较大的自感电压，二极管的作用是消除这个感生电动势，吸收改电动势（反向续流）。
※注：输入、输出阻抗与带负载能力（驱动能力）
对于带负载能力，可以理解为输出功率的大小。
一般大功率的功放用MOSFET管，因为它的内阻更小。
一般地，运算放大器输入阻抗越大越好，输出阻抗越小越好。
若输入信号源的电压和内阻是不变的，则放大器的输入电阻越大（即高输入阻抗），从信号源取得的电流就越小，而在信号源内阻上的压降也就越小，信号电压就能以尽可能小的损失加到放大器的输入端；若放大器的输出电阻越小（即低输出阻抗），根据电阻串联分压原理，信号源电压（放大器的输出电压）在内阻Rs（输出阻抗）上的损失也越小，负载就会获得尽可能高的输出电压，常称之为“负载能力强”，即放大器可以带动功率更大，内阻更小的负载。
2．输入阻抗和输出阻抗小结
（1）输入阻抗
输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。
在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。
你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值就是输入阻抗。
输入阻抗跟一个普通的电抗元件一样，它反映了对电流阻碍作用的大小。
对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。
因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好(注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。
另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。
（2）输出阻抗
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。
同样，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。
低输出阻抗还意味着放大器本身会有更低的功耗。
在驱动低阻抗负载时，大电流输出也是一种有用的特性。
（3）阻抗匹配
3．上拉和下拉电阻
上拉电阻就是把不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，此电阻还起到限流的作用。
同理，下拉电阻是把不确定的信号钳位在低电平。
上拉电阻是指器件的输入电流，而下拉指的是输出电流。
拉电阻的作用：
（1）防止输入端悬空，在引脚悬空时有确定的状态
（2）通过上拉或下拉来增加或减小驱动电流
（3）增加高电平输出时的驱动能力；为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
（4）改变电平的电位，常用在TTL-CMOS匹配；当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3~5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。
（5）为OC门提供电流；OC门电路必须加上拉电阻才能使用。
（6）长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。
一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大。
三极管上拉电阻三极管下拉电阻
4．W=VA×功率因数（其中，W是有功功率，VA是视在功率）
——陈宇栋 2014/3/14。