阻抗匹配COUPLING
什么是阻抗匹配
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。
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。
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。
阻抗匹配
m X ± R ( Z − R ) 2 + X 2 o/ c . Z0 L L L Lu 0 c m rf . RL − Z 0 ww t= w XL − 2Z0
2 RL + ( X L + Z 0t ) 2
RL (1 + t ) 2 RL + ( X L + Z 0t ) 2
2
B=
RL t + ( X L t − Z 0 ) ( X L + Z 0t )
2 2 Z0 R + ( X + Z t ) L 0 L
单支节并联调配器（续一）
选d 使G＝Y0＝1/Z0 可得关于t (tgβz)的方程：
例2.6-1 设计一L节匹配网络，在500MHz使负载阻抗 ZL=200-j100Ω与特性阻抗Z0＝100Ω的传输线匹配。
归一化阻抗为：zL=ZL/Zo = 2-j2 在1+jx圆内，a 方案。 (1)归一化ZL 并在图中标出 (2)由于要计算并联转换成导纳较为方便 —— 将zL旋 om c . 转180度得出yL=0.4+j0.2; 如果加 上jb可使总电导落在 cu -m f r . w 1+jb的圆周上（电阻1+jx ），则可能 串 接 jx 达 到匹配 w w (3)在0.4圆上转到y(1+jy圆周）y＝yL+j0.3=0.4+j0.5 (4)再变回z ＝1－j1.2 (转180度) (5)显见只要串接x＝j1.2即可匹配。
匹配时多次反射 可能造成相位叠 加——功率增大
阻抗匹配的原理
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。
右图中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:从上式可看出，当R=r时式中的式中分母中的(R-r)的值最小为0，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。
这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。
改变阻抗力把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。
阻抗匹配及其作用
阻抗匹配及其作用.txt世上有三种人：一是良心被狗吃了的人，二是良心没被狗吃的人，三是良心连狗都不吃的人。
︶﹋丶爱情是个梦，而我却睡过了头﹌阻抗匹配及其作用2008-05-31 21:47终端电阻是为了消除在通信电缆中的信号反射在通信过程中，有两种信号因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。
阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。
这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。
消除这种反射的方法，就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续。
由于信号在电缆上的传输是双向的，因此，在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。
引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。
这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。
要减弱反射信号对通讯线路的影响，通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。
在实际应用中，对于比较小的反射信号，为简单方便，经常采用加偏置电阻的方法。
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。
阻抗匹配COUPLING
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
交直流信号 ( DIRECT+ALTERNATING CURRENT )
示波器内阻 Ro=50ohm
3
3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
终端阻抗 ( TERMINAL ) 一般通讯信号或阻抗设计为 50Ohm 的电路 ( 信号产生器 )，正常使用应该搭配同轴电线 ( BNC ) ，不 须使用探头。
以下图例为交流电源分析：
Vs ~
信号阻抗 Rs=50ohm
3-1.阻抗匹配( COUPLING )
COUPLING 设定为 低输入电阻 50Ohm 终端电阻 50Ohm 的设计 ( BNC+50Ohm ) 无源低压探头 ( 500Ohm ) 无源低压探头 ( 5KOhm )
COUPLING 设定为高输入阻抗 1MOhm 无源电压探头 ( 10MOhm ) 无源高压探头 ( 100MOhm ) 有源差动电压探头 ( 1MOhm )
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
终端阻抗 ( TERMINAL ) 一般通讯信号或阻抗设计为 50Ohm 的电路 ( 信号产生器 )，正常使用应该搭配同轴电线 ( BNC ) ，不 须使用探头。
以下图例为直流电源分析：
信号阻抗
2Vs
Rs=50ohm 输出电压为Vs
示波器内阻等于信号内阻
输出电压为Vs
系统电容
接地电感 示波器内阻等于信号内阻
示波器内阻 Ro=50ohm
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。
阻抗匹配的基本概念
阻抗匹配的基本概念
嘿，朋友们！今天咱来聊聊阻抗匹配这个有意思的玩意儿。
你说阻抗匹配像啥呢？咱就打个比方哈，它就像是一场舞会里的完美搭档。
你想想，在舞会上，要是男舞伴和女舞伴的舞步、节奏不协调，那跳起来得多别扭呀，说不定还会踩脚呢！这阻抗匹配啊，就是要让电路里的各个部分也像那配合默契的舞伴一样，和谐共舞。
咱平常生活里用的好多电子设备，那可都离不开阻抗匹配呢。
要是没做好，那可能就会出各种问题。
比如说信号不好啦，声音不清楚啦，这多闹心呀！
就好比一辆汽车，发动机就是动力的源头，而阻抗匹配呢，就像是让发动机和其他零部件之间的连接恰到好处。
如果这个连接没弄好，汽车能跑得顺畅吗？肯定不行呀！
再想想，要是音响系统没有做好阻抗匹配，那放出来的音乐能好听吗？说不定还会有杂音、破音啥的，这不是毁了咱们享受音乐的好心情嘛！
其实呀，这阻抗匹配也不是啥特别难理解的东西。
你就把它当成是让不同的部分能够好好合作，发挥出最佳效果的一个关键环节。
就好像一个团队里，大家都得相互配合，才能把事情干好，不是吗？
你看那些高科技的电子产品，为啥能那么好用？那可都是因为背后有阻抗匹配在默默地发挥作用呢！它就像是一个幕后英雄，虽然不显眼，但却至关重要。
咱平时也可以多留意一下身边的电子设备，想想它们是不是做好了阻抗匹配呢。
说不定你会对这些东西有更深的理解和认识哦！
总之啊，阻抗匹配真的很重要，它能让我们的电子世界更加美好、顺畅。
可别小瞧了它哟！
原创不易，请尊重原创，谢谢!。
PCB阻抗匹配总结
PCB阻抗匹配总结网名：chinawei97qq: 1219658831做硬件工程师好几年，有最初的不做阻抗，到后面认为做阻抗是PCB厂家的事情，导致设计的pcb交给pcb厂家后重新修改修改布线，影响项目进度，下面把总结写在后面，以面再犯同样的错误。
做4层板，正片工艺，这样就对做半孔工艺带来加工不方便，半孔工艺会带来价格的增加，单价增加0.05元/cm21.6mm厚度的4层PCB板加工，建议做阻抗设计的时候按照1.5mm厚度进行设计，剩下0.1mm厚度留给工厂作为其他工艺要求用（后制诚厚度，绿油、丝印等）。
（1）满足我们TOP层及BOTTOM层5mil线宽单端阻抗控制为55ohm，见附图一；（2）满足差分线阻抗为100ohm，见附图二附图二一般是通过调整层与层之间的填充（如FR-4）的厚度来满足整个板厚及阻抗控制（单端阻抗与填充厚度及导线宽度有关）的要求。
0.5OZ的铜相当于1.2mil ，1OZ的铜相当于1.9mil 。
4层板来说，第一、第二层的厚度和第三、第四层的厚度相同，这样平衡对称有利用PCB板加工和使用，放置翘板。
采用了外层1.7mil 内层1.4mil 的填充工艺。
采用外层1OZ,内存0.5OZ 的工艺。
附图一中H1为第一层、第二层的间距为3MIL 这样第三层、第四层也为3MIL; 整板厚度为1.6mm，取1.5mm 等于 60mil 。
叠层设计的厚度为：1.7＋1.7＋1.4＋1.4＋3＋3＋47.8,大致设计以后可以参考candece下面的计算，见附图三。
具体阻抗要求还是以工厂为准。
附图三差分阻抗比单端阻抗还要多一个影响参数间距，和要设置Coupling Type 对线的类型，参考附图二的trace separation 中S1 参数为 6.5mil ，allegro 计算如附图四。
附图四总结：线径越窄、电源/地越远、隔离层的阶电常数越低，特征阻抗就越大。
（1） 在相条件下，在同一个层面，阻抗值（单端、差分）和线宽成反比；（2） 在相条件下，在同一个层面，差分阻抗值和间距成正比；（3） 在相条件下，阻抗和板厚成反比；（4） allergro 计算阻抗相对于Polar Si8000 这样的专业软件还是误差比较大，由于PCB的各个厂家工艺水平的不一样，计算出来的阻抗值有一定误差。
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探头内阻Rp=9Mohm
Vs ~
信号阻抗 Rs
系统电容
接地电感 示波器内阻必须远大于信号阻抗
示波器内阻 Ro=1Mohm
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
无源电压探头 ( PASSIVE PROBE ) 确认探头的输入阻抗规格。 衰减倍率由示波器自动匹配。 设定示波器输入阻抗为 50Ohm 或 1MOhm 条件。
步骤 1：
➢ 将探头的示波器输入端连 接波道 1 / 2 / 3 / 4 任选一输 入端。
步骤 2：
➢ 将探头正极端通过转接头
连接示波器最右侧 BNC 校
正信号源输出端。
1
步骤 3：
➢ 选择自动设定，自动设定触 发、位准、水平时基与头 ( PROBE CALIBRATION )
DC COUPLING 与 AC COUPLING 的差异 阻抗匹配之设定为 DC1MOhm：观测直流信号＋交流信号。 阻抗匹配之设定为 AC1MOhm：观测交流信号，而直流信号被滤波。 阻抗匹配交直流設定。
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
交直流信号 ( DIRECT+ALTERNATING CURRENT )
COUPLING 自动设定输入电阻 有源电压探头 ( 1MOhm ) 有源差动电压探头 ( 1MOhm ) 有源电流探头 ( 1MOhm )
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
示波器内阻设定分为 1MOhm 及 50Ohm，两种阻抗的设计源自于不同的应用。 终端阻抗应用请设定为50Ohm。 负载效应方式请设定为1MOhm，这是示波器传统的量测方式。 选择阻抗。 指定电路特性。 频宽衰减设定。 探头倍率自动选择。
无源探头 ( 标准配备 ) 无源探头必须作校正 ( 电容补偿 )，以确保电压量测值之准确性。
示波器输入端
导线
探头前端
移去探头钩头及接地线
调整探头补偿电容
探头转接头接于示波器的CAL BNC输出端
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3-2.校正探头( PROBE CALIBRATION )
如果探头在波道 1 使用，则使用 前必须校正，如欲拿下并更换至波 道 2 使用，则必须从新校正探头。
调整波形显示在屏幕上的位置。 频宽限制设定能够将高频信号滤波或排除杂波。 搭配与 LECROY 相容的探头则自动侦测衰减倍数。
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
有源电压探头 ( ACTIVE FET PROBE ) 电源由示波器供应，不需要再外接电源。 设定阻抗匹配为DC或AC条件。 设定阻抗匹配条件： DC：观测直流信号＋交流信号。 AC：观测交流信号，而直流信号被滤波。
示波器自动感应有源探头 AP020。
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
电流探头 ( CURRENT PROBE ) 电源由示波器供应，不需要再外接电源。 设定阻抗匹配为DC或AC条件。
示波器自动感应电流探头 AP015。 电流探头使用霍尔元件感应转换成电量，使用前 勿放置导线于探头上，先执行消磁的动作后再放 入导线，示波器的电压档位将变成电流档位。
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3-1.阻抗匹配( COUPLING )
COUPLING 设定为 低输入电阻 50Ohm 终端电阻 50Ohm 的设计 ( BNC+50Ohm ) 无源低压探头 ( 500Ohm ) 无源低压探头 ( 5KOhm )
COUPLING 设定为高输入阻抗 1MOhm 无源电压探头 ( 10MOhm ) 无源高压探头 ( 100MOhm ) 有源差动电压探头 ( 1MOhm )
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
差动式探头 ( DIFFERENTIAL PROBE ) 电源由示波器供应，不需要再外接电源。 阻抗匹配之初始设定值为 DC，转接头连结于探头前端后即为 AC。
差动式探头的自动校正设定功能。 增益倍率的选择设定。 电压偏置的调整设定。
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
信号阻抗
Vs
Rs
量测端电压为Vs
Is
示波器内阻 Ro=1Mohm
示波器内阻必须远大于信号阻抗
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
负载效应 ( LOAD EFFECT ) 示波器与信号源分别为不同独立回路，因此示波器量测造成信号源的损坏，依负载的大小影响程度 不同，通常搭配探头提高示波器阻抗降低负载效应。 量测系统的量测品质受电容及接地电感影响。
补偿正确 ( CORRECT PROBE-CAL ) 探头完成补偿电容调整，调整到波形为完整的方波。
✓
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3-1.阻抗匹配 ( COUPLING )
负载效应 ( LOAD EFFECT ) 示波器与信号源分别为不同独立回路，因此示波器量测造成信号源的损坏，依负载的大小影响程度 不同，通常搭配探头提高示波器阻抗降低负载效应。 探头增加量测系统阻抗，降低负载效应。
以下图例为直流电源分析：
探头内阻 Io Rp=9Mohm
信号源包括直流及交流信号。
+2.5V
电压(V) +2.5V
+1.5V
+0.5V 0
+1.5V
交
+0.5V
流
0
直
阻抗匹配为 DC1MOhm：直流信号＋交流信号。
流
+1V
时间(t) 表示方式 AC2V+DC1.5V
+0V
-1V 阻抗匹配为 AC1MOhm：直流信号被滤波。
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3-2.校正探头( PROBE CALIBRATION )
欠激现象( UNDERSHOOT ) 探头须作补偿电容调整，调整到波形为完整的方波。
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3-2.校正探头 ( PROBE CALIBRATION )
过激现象 ( OVERSHOOT ) 探头须作补偿电容调整，调整到波形为完整的方波。
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3-2.校正探头( PROBE CALIBRATION )