戴维南端接匹配简易阻抗匹配方法

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lna阻抗匹配的方法

lna阻抗匹配的方法

lna阻抗匹配的方法
LNA阻抗匹配的方法主要包括S参数匹配和共轭匹配。

S参数匹配通常希望满足最小噪声匹配,但考虑到以最小噪声匹配时,S11通常会不好,除非Ga_circle和Ns_circle是几乎重合,否则S参数一般是不好的,这个时候就需要考虑到底选用怎样一种匹配是可以达到好的要求。

共轭匹配也是另一种方法。

此外,在高频端,寄生元件对匹配网络具有明显的、不可预知的影响。

频率在数十兆赫兹以上时,理论计算和仿真已经远远不能满足要求,为了得到适当的终于结果,还必须考虑在实验室中进行的RF测试、并进行适当调谐。

须要用计算值确定电路的结构类型和对应的目标元件值。

同时,在进行阻抗匹配时,也有多种方法,比如计算机仿真等。

这些方法因为复杂,可能使用起来比较困难,设计者必须熟悉用正确的格式输入众多的数据,设计人员还须要具有从大量的输出结果中找到实用数据的技能。

天线技术天线技术(第五部分-阻抗匹配)5.5-第五章-阻抗匹配

天线技术天线技术(第五部分-阻抗匹配)5.5-第五章-阻抗匹配

2

Eg 4Rg
§5.2 阻抗匹配(4)
(二) 无反射匹配
无反射匹配是指传输线两端阻抗与传输线的特性阻抗相等, 线上无反射波存在,即工作于行波状态。
无反射匹配包括传输线始端与 信号源内阻匹配和传输线终端与
S
2
ZG
负载阻抗匹配。
信号源内阻也为实数,此时传输 VG
Z0
ZL
线的始端无反射波,这种信号源
电压波腹 Rmax=S
匹配点、开路点和短路 点。
§5.1 阻抗圆图(10)
三、导纳圆图 (z ') Z (z ') 1 Z (z ') 1 电压反射系数 与阻抗的关系
'(z ') Y (z ') 1 Y (z ') 1
电流反射系数 与导纳的关系
两个公式在形式上是完全相同的,所以导纳圆图与
1
||=1, = 短路点
j
||=0.2 S=1.5
§5.1 阻抗圆图(5)
2 2 z ' tan1 a b 反射系数相角射线方程
向电源 135
jb 90
45
特点:
z'变化 /4 ,变化, z'变化 /2 , 变化2,故绕圆一周相当于考察
【例题1】
已知特性阻抗 Z0 100 ,终端接 ZL (50 j150 ) 如利用串联单支节匹配. 求: 支节的接入位置 d 和长度 l.
解:1°归一化负载阻抗: Z~L 0.5 j1.5 电长度为0.162
2°做等反射系数圆,交 R~ 1 的单位圆与两点 A1,A2
Z~A1 1 j2.2 电长度为:0.192
电刻度

传输线与阻抗匹配

传输线与阻抗匹配
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

差分传输线

微带线

带状线
01 单击此处添加标题
02 单击此处添加标题
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,
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。
图3 串联终端匹配
常见的阻抗匹配方式
1、匹配电阻选择原则,Z0=RT+ZS。
2、常见的COMS和TTL驱动器,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变
化。因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只 能折中考
虑。负载必须接到传输线的末端。
3、串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小,不会给驱动 器带来
阻抗定义
图2 阻抗计算
传输线方程是传输 线理论的基本方程, 是描述传输线上电 压、电流变化规律 及其相互关系的微 分方程。
常见的阻抗 匹配方式
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。

端接电阻的作用

端接电阻的作用

一、端接电阻及其作用端接电阻是用来实现阻抗匹配的。

什么是阻抗匹配,对于波形信号,在传输和使用的过程中会产生非线性阻抗,例如线路中存在电容或电感等非线性原件,对于高频的信号不知道什么时候就会产生阻抗,此时就会影响信号的特性,频率或者能量都会改变,可以通过在电路中加入一种电阻控制电路的阻抗使之达到不影响信号,这种电阻就是端接电阻。

端接电阻分为并行端接和串行端接两种。

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。

二、匹配阻抗分类大体上,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。

重复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。

PECVD射频电源阻抗匹配

PECVD射频电源阻抗匹配

阻抗匹配地作用终端电阻是为了消除在通信电缆中地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.这种信号反射地原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似地.消除这种反射地方法,就必须在电缆地末端跨接一个与电缆地特性阻抗同样大小地终端电阻,使电缆地阻抗连续.由于信号在电缆上地传输是双向地,因此,在通讯电缆地另一端可跨接一个同样大小地终端电阻.引起信号反射地另个原因是数据收发器与传输电缆之间地阻抗不匹配.这种原因引起地反射,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地影响,通常采用噪声抑制和加偏置电阻地方法.在实际应用中,对于比较小地反射信号,为简单方便,经常采用加偏置电阻地方法.阻抗匹配<Impedance matching)是微波电子学里地一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频地微波信号皆能传至负载点地目地,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地波长<transmission line matching).要匹配一组线路,首先把负载点地阻抗值,除以传输线地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地阻抗值,在图表上地点会沿著代表实数电阻地圆圈走动.如果把电容或电感接地,首先图表上地点会以图中心旋转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,在图表上地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地圆圈上,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,单它地内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配.最大功率传输定理,如果是高频地话,就是无反射波.对于普通地宽频放大器,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,即缆长可以忽略地话,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地特征阻抗相等,此时地传输不会产生反射,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.高速PCB布线时,为了防止信号地反射,要求是线路地阻抗为50欧姆.这是个大约地数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便.阻抗从字面上看就与电阻不一样,其中只有一个阻字是相同地,而另一个抗字呢?简单地说,阻抗就是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上地和.在直流电地世界中,物体对电流阻碍地作用叫做电阻,世界上所有地物质都有电阻,只是电阻值地大小差异而已.电阻小地物质称作良导体,电阻很大地物质称作非导体,而最近在高科技领域中称地超导体,则是一种电阻值几近于零地东西.但是在交流电地领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流地流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流地作用.电容及电感地电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗.它们地计量单位与电阻一样是奥姆,而其值地大小则和交流电地频率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小.此外电容抗和电感抗还有相位角度地问题,具有向量上地关系式,因此才会说:阻抗是电阻与电抗在向量上地和.阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出地一种工作状态.对于不同特性地电路,匹配条件是不一样地.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.一、阻抗匹配地研究在高速地设计中,阻抗地匹配与否关系到信号地质量优劣.阻抗匹配地技术可以说是丰富多样,但是在具体地系统中怎样才能比较合理地应用,需要衡量多个方面地因素.例如我们在系统中设计中,很多采用地都是源段地串连匹配.对于什么情况下需要匹配,采用什么方式地匹配,为什么采用这种方式.例如:差分地匹配多数采用终端地匹配;时钟采用源段匹配;1、串联终端匹配串联终端匹配地理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗地条件下,在信号地源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端地输出阻抗与传输线地特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来地信号发生再次反射.串联终端匹配后地信号传输具有以下特点:A、由于串联匹配电阻地作用,驱动信号传播时以其幅度地50%向负载端传播;B、信号在负载端地反射系数接近+1,因此反射信号地幅度接近原始信号幅度地50%.C、反射信号与源端传播地信号叠加,使负载端接受到地信号与原始信号地幅度近似相同;D、负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收;?E、反射信号到达源端后,源端驱动电流降为0,直到下一次信号传输.相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大地电流驱动能力.选择串联终端匹配电阻值地原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器地输出阻抗之和与传输线地特征阻抗相等.理想地信号驱动器地输出阻抗为零,实际地驱动器总是有比较小地输出阻抗,而且在信号地电平发生变化时,输出阻抗可能不同.比如电源电压为+4.5V地CMOS驱动器,在低电平时典型地输出阻抗为37Ω,在高电平时典型地输出阻抗为45Ω[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,其输出阻抗会随信号地电平大小变化而变化.因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确地匹配电阻,只能折中考虑.链状拓扑结构地信号网路不适合使用串联终端匹配,所有地负载必须接到传输线地末端.否则,接到传输线中间地负载接受到地波形就会象图3.2.5中C点地电压波形一样.可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度地一半.显然这时候信号处在不定逻辑状态,信号地噪声容限很低.串联匹配是最常用地终端匹配方法.它地优点是功耗小,不会给驱动器带来额外地直流负载,也不会在信号和地之间引入额外地阻抗;而且只需要一个电阻元件.2、并联终端匹配并联终端匹配地理论出发点是在信号源端阻抗很小地情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线地特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射地目地.实现形式分为单电阻和双电阻两种形式.并联终端匹配后地信号传输具有以下特点:A 、驱动信号近似以满幅度沿传输线传播;B 、所有地反射都被匹配电阻吸收;C 、负载端接受到地信号幅度与源端发送地信号幅度近似相同.在实际地电路系统中,芯片地输入阻抗很高,因此对单电阻形式来说,负载端地并联电阻值必须与传输线地特征阻抗相近或相等.假定传输线地特征阻抗为50Ω,则R值为50Ω.如果信号地高电平为5V,则信号地静态电流将达到100mA.由于典型地TTL或CMOS电路地驱动能力很小,这种单电阻地并联匹配方式很少出现在这些电路中.双电阻形式地并联匹配,也被称作戴维南终端匹配,要求地电流驱动能力比单电阻形式小.这是因为两电阻地并联值与传输线地特征阻抗相匹配,每个电阻都比传输线地特征阻抗大.考虑到芯片地驱动能力,两个电阻值地选择必须遵循三个原则:⑴.两电阻地并联值与传输线地特征阻抗相等;⑵.与电源连接地电阻值不能太小,以免信号为低电平时驱动电流过大;⑶.与地连接地电阻值不能太小,以免信号为高电平时驱动电流过大.并联终端匹配优点是简单易行;显而易见地缺点是会带来直流功耗:单电阻方式地直流功耗与信号地占空比紧密相关?;双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗.因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高地系统.另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般地TTL、CMOS系统中没有应用,而双电阻方式需要两个元件,这就对PCB地板面积提出了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板.当然还有:AC终端匹配;基于二极管地电压钳位等匹配方式.二、将讯号地传输看成软管送水浇花2.1、数位系统之多层板讯号线<Signal Line)中,当出现方波讯号地传输时,可将之假想成为软管<hose)送水浇花.一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头.当握管处所施压地力道恰好,而让水柱地射程正确洒落在目标区时,则施与受两者皆欢而顺利完成使命,岂非一种得心应手地小小成就?2.2、然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源,甚至还可能因强力水压无处宣泄,以致往来源反弹造成软管自龙头上地挣脱!不仅任务失败横生挫折,而且还大捅纰漏满脸豆花呢!2.3、反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要地结果.过犹不及皆非所欲,唯有恰到好处才能正中下怀皆大欢喜.2.4、上述简单地生活细节,正可用以说明方波<Square Wave)讯号<Signal)在多层板传输线<Transmission Line,系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成)中所进行地快速传送.此时可将传输线<常见者有同轴电缆Coaxial Cable,与微带线Microstrip Line或带线Strip Line等)看成软管,而握管处所施加地压力,就好比板面上“接受端”<Receiver)元件所并联到Gnd地电阻器一般,可用以调节其终点地特性阻抗<Characteristic Impedance),使匹配接受端元件内部地需求.三、传输线之终端控管技术<Termination)3.1、由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点,欲进入接受元件<如CPU或Meomery等大小不同地IC)中工作时,则该讯号线本身所具备地“特性阻抗”,必须要与终端元件内部地电子阻抗相互匹配才行,如此才不致任务失败白忙一场.用术语说就是正确执行指令,减少杂讯干扰,避免错误动作”.一旦彼此未能匹配时,则必将会有少许能量回头朝向“发送端”反弹,进而形成反射杂讯<Noise)地烦恼.3.2、当传输线本身地特性阻抗<Z0)被设计者订定为28ohm时,则终端控管地接地地电阻器<Zt)也必须是28ohm,如此才能协助传输线对Z0地保持,使整体得以稳定在28 ohm地设计数值.也唯有在此种Z0=Zt地匹配情形下,讯号地传输才会最具效率,其“讯号完整性”<Signal Integrity,为讯号品质之专用术语)也才最好.四、特性阻抗<Characteristic Impedance) 4.1、当某讯号方波,在传输线组合体地讯号线中,以高准位<High Level)地正压讯号向前推进时,则距其最近地参考层<如接地层)中,理论上必有被该电场所感应出来地负压讯号伴随前行<等于正压讯号反向地回归路径Return Path),如此将可完成整体性地回路<Loop)系统.该“讯号”前行中若将其飞行时间暂短加以冻结,即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现地瞬间阻抗值<Instantanious Impedance),此即所谓地“特性阻抗”.是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽<w)、线厚<t)、介质厚度<h)与介质常数<Dk)都扯上了关系.4.2 、阻抗匹配不良地后果由于高频讯号地“特性阻抗”<Z0)原词甚长,故一般均简称之为“阻抗”.读者千万要小心,此与低频AC交流电<60Hz)其电线<并非传输线)中,所出现地阻抗值<Z)并不完全相同.数位系统当整条传输线地Z0都能管理妥善,而控制在某一范围内<±10﹪或±5﹪)者,此品质良好地传输线,将可使得杂讯减少,而误动作也可避免. 但当上述微带线中Z0地四种变数<w、t、h、 r)有任一项发生异常,例如讯号线出现缺口时,将使得原来地Z0突然上升<见上述公式中之Z0与W成反比地事实),而无法继续维持应有地稳定均匀<Continuous)时,则其讯号地能量必然会发生部分前进,而部分却反弹反射地缺失.如此将无法避免杂讯及误动作了.例如浇花地软管突然被踩住,造成软管两端都出现异常,正好可说明上述特性阻抗匹配不良地问题.4.3、阻抗匹配不良造成杂讯上述部分讯号能量地反弹,将造成原来良好品质地方波讯号,立即出现异常地变形<即发生高准位向上地Overshoot,与低准位向下地Undershoot,以及二者后续地Ringing).此等高频杂讯严重时还会引发误动作,而且当时脉速度愈快时杂讯愈多也愈容易出错.。

阻抗匹配计算公式zhihu

阻抗匹配计算公式zhihu

阻抗匹配计算公式zhihu阻抗匹配是一种常用的电路设计技术,能够提高电路的效能和传输功率。

阻抗匹配是指在电路设计中,将信号源、传输线、负载等电路的阻抗调整到相互匹配的状态,以实现最大功率传输和信号传输的最佳效果。

在实际应用中,阻抗匹配可以通过改变电阻、电容、电感等元件的数值来实现。

阻抗匹配的目的是为了使信源和负载之间达到最大功率传输的状态,即阻抗匹配的目标是使信源和负载之间的阻抗相等。

在电路中,阻抗可以用复数来表示,即阻抗的实部和虚部,分别对应于电阻和电抗。

阻抗匹配的计算公式主要有以下几种:1.串联匹配公式:当信源阻抗为Zs,负载阻抗为Zl,需要串联一个电感L和一个电容C进行阻抗匹配时,串联匹配公式为:Zin = Zs + jωL = Zl + 1/(jωC)其中,ω为角频率,j为单位虚数。

这个公式可以通过将实部和虚部分别相等的方式求解。

首先将两个复数等于,得到:Zs=Zl+1/(jωC)接着,将上式的复数形式展开,得到:Rs+jωL=Rl+1/(jωC)将实部和虚部分开,并进行整理,得到:Rs=Rl+1/(ω^2CL)ωL=1/ωC根据这两个等式,可以求解出所需的电感L和电容C的数值。

2.并联匹配公式:当信源阻抗为Zs,负载阻抗为Zl,需要并联一个电阻R和一个电感L进行阻抗匹配时,并联匹配公式为:Zin = (Zs + R) ,(Zl + jωL)其中,","表示并联。

这个公式同样也可以通过将实部和虚部分别相等的方式求解。

首先将两个复数等于,得到:Zs+R=Zl+jωL接着,将上式的复数形式展开,并进行整理,得到:Rs+R+jωL=Rl将实部和虚部分开,并进行整理,得到:Rs+R=RlωL=-R根据这两个等式,可以求解出所需的电阻R和电感L的数值。

3.逆变器匹配公式:逆变器匹配是一种较为复杂的匹配方式,其中包含多个元件。

逆变器匹配公式可以根据具体的电路结构来确定,常用的逆变器匹配方法有L型匹配法、π型匹配法等。

实验四阻抗匹配网络理论

实验四阻抗匹配网络理论

实验四 阻抗匹配网络理论一、 实验目的1. 了解基本的阻抗匹配理论;2. 利用实验模组实际测量以了解匹配电路的特性。

二、 实验原理在高频电路设计中,阻抗匹配是很重要的一环。

从直流电路的基本理论中,我们知道若信号源的电阻与输出之负载电阻相同时,就可在输出端得到最大的功率输出。

但是在交流电路中,除了电阻,尚有电容与电感等电抗性组件,因此若要求得到最大功率输出时,除了两端的电阻相等外,还需信号源的电抗与负载的电抗互成共轭才行。

所以阻抗匹配的目的就是经由适当方法选择组件使得信号源与负载两端的电抗值成共轭关系,以便产生谐振而互相抵消,使得电路中仅存电阻性,而能得到最大功率传输。

其次,由于现成的网络组件,其阻抗值会随着频率的变化而变化,因此阻抗匹配只能适用于某一特定的频率,但是对于宽频的电路来说,所设计的电路都期望能涵盖整个频宽。

就理论而言,可借着适当方法来增加阻抗匹配的频宽范围。

如图7-1(a )所示:输入信号经过传输以后,其输出功率与输入功率之间存在以下关系,信号的输出功率直接决定于输入阻抗与输出阻抗之比。

inout S S in SL LL S S L P k kP R V P R k R R R R V R I Pout ⋅+=⇒=⋅=⋅+=⋅=22222)1()(图7-1(a ) 输出输入功率关系图输出功率与阻抗比例的关系图见图7-1(b )。

由图可知,当R L =R S 时可获得最大输出功率,此时为阻抗匹配状态。

图7-1(b)输出功率与阻抗比例关系图推而广之,如图7-1(c)所示,当输入阻抗Z S与负载阻抗Z L间成为Z S=Z L*的关系时,满足广义阻抗匹配的条件。

所以,阻抗匹配电路也可以称为阻抗变换器。

当Z L=Z S*,即是[匹配]图7-1(c) 广义[阻抗匹配]关系图欲得到最大的功率输出,则须对电路加以阻抗匹配,阻抗匹配网络一般可分为三种:L 型、π型及T 型三种。

选用何种匹配端视情况而定,除非有特别需求,一般都是以最少的零件来完成匹配。

阻抗匹配原理

阻抗匹配原理

阻抗匹配原理
阻抗匹配是一种用于电路设计中的技术,旨在实现电路之间的最大功率传输。

阻抗匹配原理通过调整电路内部阻抗的数值,使其与外部电路的阻抗相等,以达到能量传输的最佳效果。

阻抗匹配的基本原理是根据电路的特性和Ohm定律,电路的功率传输最大化是在源电阻和负载电阻的阻抗相等时实现的。

换句话说,当源电阻和负载电阻的阻抗相匹配时,电流和电压可以被完全传递,从而提高系统的效率。

阻抗匹配可以通过几种方式来实现。

其中一种常见的方式是使用一种称为“返阻”的器件,它可以在电路中引入附加的阻抗来调整总体阻抗值。

返阻器件通常是电阻或电容器,在电路中起到帮助调整阻抗的作用。

另一种常见的阻抗匹配方法是使用变压器。

变压器可以通过改变输入和输出电压之间的比例来实现阻抗匹配。

变压器的工作原理是基于电感的性质,通过将电流传递到较高或较低的电压绕组,从而调整阻抗值。

阻抗匹配在电路设计中非常重要。

如果在电路中没有正确的阻抗匹配,将导致不完全的能量传输和信号失真。

因此,在设计电路时,阻抗匹配要被认真考虑,以确保最佳功率传输和系统效率。

总之,阻抗匹配原理通过调整电路内部阻抗值,使其与外部电路的阻抗相等,以最大化功率传输。

这可以通过使用返阻器件
或变压器来实现。

阻抗匹配在电路设计中非常重要,可以确保能量传输的最佳效果和系统的高效性。

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戴维南端接匹配简易阻抗匹配方法
在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。

阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,在此只对几种简单常用的端接方法进行介绍。

为什么要进行阻抗匹配呢?无外乎几种原因,如减少反射、控制信号边沿速率、减少信号波动、一些电平信号本身需要等等。

端接阻抗匹配一般有5种方法:
1.源端串联匹配,
2.终端并联匹配,
3.戴维南匹配,
4.RC网络匹配,
5.二极管匹配。

1.串联端接匹配:
一般多在源端使用,Rs(串联电阻)= Z0(传输线的特性阻抗)- R0(源阻抗)。

例如:若R0为22,Z0为55Ω,则Rs应为33Ω。

优点:①器件单一;
②抑制振铃,减少过冲;
③适用于集总线型负载和单一负载;
④增强信号完整性,产生更小EMI。

缺点:①当TTL,CMOS器件出现在相同网络时,串联匹配不是最佳选择;
②分布式负载不是适用,因为在走线路径的中间,电压仅是源电压的一般;
③接收端的反相反射仍然存在;
④影响信号上升时间并增加信号延时。

2.并联端接匹配:
此Rt电阻值必须等于传输线所要求的电阻值,电阻的一端接信号,一端接地或电源。

简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路,因为在高逻辑状态时,此方法需要较大的驱动电流。

优点:①器件单一;
②适用于分布式负载;
③反射几乎可以完全消除;
④电阻阻值易于选择。

缺点:①此电阻需要驱动源端的电流驱动,增加系统电路的功耗;
②降低噪声容限。

此电阻值必须等于传输线所要求的电阻值。

电阻的一端接信号,一端接地。

简单的终端并联匹配一般不用于TTL,COMS电路,因为他们无法提供强大的输出电流。

3.戴维南端接匹配:
一个电阻上拉,一个电阻下拉,通常采用R1/R2 = 220/330的比值。

戴维南等效阻抗必须等于走线的特性阻抗。

对于大多数设计R1>R2,否则TTL/COMS 电路将无法工作。

优点:①适用于分布式负载;
②完全吸收发送波,消除反射。


缺点:①增加系统电路的功耗;
②降低噪声容限;
③使用两个电阻,增加布局、布线难度;
④电阻值不易于选择。

4.RC网络匹配:
电阻与电容相连,电阻另一端接信号,电容另一端接地。

电阻应等于走线特性阻抗,容值通常较小(20pF-600pF)。

对差分信号只需三个原件,两个电阻加一个电容。

优点:①适用于分布式及总线型负载;
②完全吸收发送波,消除反射;
③具有很低的直流功率损耗。

缺点:①会降低高速信号的速率,增加信号延时;
②RC电路的时间常数会导致电路中存在反射;
③对于高频、高速短路要慎用;
④使用两个器件,增加布局、布线难度。

5.二极管端接匹配:
此端接常用于差分或成对网络,二极管常用于限制走线过程的过冲。

优点:①预防输入端的过冲。

缺点:①不能减少反射。

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