线路常见阻抗匹配
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。
阻抗匹配概念
阻抗匹配概念阻抗匹配概念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，电抗成份只数值相等而符号相反。
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。
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。
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。
微带传输线的阻抗匹配问题
微带传输线的阻抗匹配问题微带传输线的匹配问题串联匹配Rs 为驱动端的输出电阻（电阻值很小）；Z0为传输线特征阻抗；负载端输入电阻很大，近似开路。
为了达到电阻匹配，在驱动端串联电阻R ，使Rs ＋R ＝Z0（电阻串联匹配）当驱动端有一个从5V 降到1V 的脉冲时（具体多大电压不重要），在信号从负载端反射回驱动端之前，驱动端的压降只有2V ，（5－1）/2，相当是Rs ＋R 和Z0分压（如图下部），就是搞不懂为什么会分压，Z0怎么就接地了呢？请教，谢谢！传输线是一对导线组成的，包括信号传播路径和返回路径（即“地”）。
特征阻抗是指传播路径和返回路径之间的等效电阻。
只要信号没达到终端，在任何时刻，在传输线上的任意点，信号都会“感受”到该等效电阻，因为传输线上任意点都要给该点以后的传输线提供能量。
我认为传输线的特征阻抗并不是表示一个串联在源端和终端之间的一个电阻，应该认为在源端看来，它是一个阻值为Z0的到地的一个电阻。
从理想传输线模型（大概是这样，具体忘了，可能有不少问题）可以看到这一点。
信号从源端入射，不断地给分布电容、分布电感提供能量，从左到右建立电磁场，直到信号传送到终端。
并联匹配上面我说的只是源端的情况。
下面说说终端的情况。
信号传到终端时，根据负载的不同，情况不同。
当负载阻抗等于特征阻抗时，信号被负载完全吸收，不会发生反射；当负载阻抗大于特征阻抗时，会有一个电压为正的反射信号，一种典型情况是终端开路，这时反射电压等于入射电压，即全反射；负载阻抗大于特征阻抗时，会有一个电压为负的反射信号，一种典型情况是终端短路，这时反射电压等于负的入射电压。
反射电压和入射电压会在终端叠加，所以当终端负载阻抗很大时，会有信号过冲。
为了抑制信号的反射，需要做阻抗匹配。
所谓的阻抗匹配，就是使得传输线的终端负载等于特征阻抗。
匹配有两种方法：1. 源端串联匹配方法。
这种匹配方法实际上是在传输线上入射一半的信号电压，当信号传到终端时，由于负载阻抗非常大，近似于开路，信号在终端发生全反射，反射电压加上入射电压就等于信号原来的电压了。
阻抗匹配方法
阻抗匹配方法
1. 什么是阻抗匹配
阻抗匹配是一种用来匹配电气设备输出阻抗与它的负载阻抗的
技术。
在电气系统中，将负载与大功率的源连接时，必须使大功率源的输出阻抗与负载的阻抗相匹配，二者之间的匹配被称为“阻抗匹配”，阻抗匹配技术使电路可以将最大的功率输出到负载中，使得系统正常运行，达到预期的效果。
2. 阻抗匹配的目的
能够有效地将电气信号从源端传输到负载端，以获得较好的信号传递质量，确保系统有效地工作，减少噪声，以及防止系统损坏。
3. 如何匹配阻抗
（1）使用具有非常低的阻抗值（2）使用可调节的阻抗变压器（3）使用改变负载电阻的装置（4）使用特殊的变压器，如：带有阻抗变
化因子的变压器（5）使用带有阻抗变化因子的网络变压器（双臂变
压器）（6）使用可调谐的特殊线圈（7）使用电容，电感或晶体管组
成的混合电路。
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什么是阻抗？什么是阻抗匹配？为什么要阻抗匹配？
什么是阻抗？什么是阻抗匹配？为什么要阻抗匹配？什么是阻抗？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。
阻抗常用Z表示。
阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。
如果三者是串联的，又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗阻抗的单位是欧。
对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。
在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。
也就是阻抗减小到最小值。
在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。
阻抗匹配在高频设计中是一个常用的概念，这篇文章对这个“阻抗匹配”进行了比较好的解析。
回答了什么是阻抗匹配。
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。
传输线与阻抗匹配
未贴导电布
整体阻抗为 96欧
常见传输线类型
影响传输线信号上的好坏除了特性阻抗，还有以下: 1、反射系数 2、输入阻抗 3、传播常数 4、传输功率
谢谢!
传输线与阻抗匹配
传输线与阻抗匹配
一、阻抗匹配
阻抗的定义 常见阻抗匹配的方式
二、常见传输线
单端传输线 分传输线 微带线 带状线
阻抗定义
传输线可分为长线和短线，长线和短线是相对于波长而言 的。 短线：l /< 0.05，集中参数电路 长线：l / 0.05，分布参数电路
常见的阻抗匹配方式
戴维南终端匹配技术
戴维南终端匹配技术也叫做双终端匹配技术，它采用两个电阻R1 和R2 来 实现终端匹配。R1 通过从VCC 向负载注入电流来帮助驱动器更容易到达逻辑高 状态；R2 帮助通过向地吸收电流来将驱动器下拉到逻辑低状态。当R1 和R2 的 并联同信号线的特征阻抗Z0 匹配时可以加强驱动器的扇出能力。 应用：SSTL/HSTL，DDR地址，控制命令等信号
图5 戴维南终端匹配
常见的阻抗匹配方式
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。 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。 对周期性的信号有效（如时钟），不适合于非周期信号（如数据）。
常见的阻抗匹配方式
肖特基二极管终端匹配技术
肖特基二极管终端匹配技术也称之为二极管终端匹配技术，由两个肖特基二 极管组成。传输线末端的信号反射，导致负载输入端上的电压升高超过VCC 和二 极管D1 的正向偏值电压，使得该二极管正向导通连接到VCC 上，从而将信号的 过冲嵌位在VCC 和二极管的阈值电压上。同样，连接到地上的二极管D2 也可以 将信号的下冲限制在二极管的正向偏置电压上。
电子线路第1章阻抗匹配
并联谐振频率
ωp =
Lq
1 C0Cq C0 + Cq
=
1 LqC
显然 ωp > ωq
由于 q < C0 , 因此 p与ωq很接近 C < ω
ωp =ωq 1+
Cq C0
=ωq 1+ P
接入系数P很小，一般为10-3数量级，所以ωp与ωq很接近。
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思考题：1. 在通信系统中选频电路的作用是什么?对它的 要求有哪些? 2. 什么叫调制?为什么要调制?怎样调制?
1
1.5 集中选频滤波器
1.5 集中选频滤波器
a Lq JT Cq rq b C0
2. 石英晶体振谐器的等效电路和符号： 石英片相当一个串联谐振电路，可用集中参数 Lq、Cq、rq来模拟，Lq为晶体的质量（惯性），Cq 为等效弹性模数，rg 为机械振动中的摩擦损耗。 右图表示石英谐振器的基频等效电路。 电容C0称为石英谐振器的静电容。其容量主要决 定于石英片尺寸和电极面积。 0 = εs C d 一般C0在几PF ~ 几十PF。式中ε —石英介电常数， s —极板面积，d —石英片厚度 石英晶体的特点是： ①等效电感Lq特别大、等效电容Cq特别小，因此，石 英晶体的Q值 Q = 1 Lq 很大，一般为几万到几百
回路带宽:
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设一放大器以简单并联振荡回路为负载, 信号中心频率fs=10MHz, 回路 例 2 设一放大器以简单并联振荡回路为负载 信号中心频率 电容C=50 pF, 电容 (1) 试计算所需的线圈电感值。 试计算所需的线圈电感值。 (2) 若线圈品质因数为 若线圈品质因数为Q=100, 试计算回路谐振电阻及回路带宽。 试计算回路谐振电阻及回路带宽。
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在线路传输过程中，阻抗匹配要达到一个比较好的值才能使信号传输稳定不波动的传输，比如一根水管中水管的流速与水的压力的关系，但是水管也有一定的承受能力，若在水管中有一个较大的阻力快的水流就会受阻力有一个波动。
要让水流比较平稳才行！
一般TTL等单端电平会接50Ω电阻作为阻抗匹配，LVDS等差分线会跨接100Ω作为匹配电阻，有时芯片内部会有50Ω阻抗匹配电阻所以外部不用接，有时芯片内部会有二十几欧姆阻抗，外部可能只接二十几欧姆，具体看芯片资料介绍。
差分线阻抗匹配。