阻抗標準

在具有電阻、電感和電容的電路里,對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。 你可以把輸入端想像成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。 同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的。

簡介

阻抗屬於與電路結構有關的參數。在具有電阻、電感和電容的電路里,對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一個複數,實部稱為電阻,虛部稱為電抗,阻抗是電阻與電抗在向量上的和。其中電容電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗,電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。 阻抗的單位是歐。
在電流中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻。除了超導體外,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。在直流電和交流電中,電阻對兩種電流都有阻礙作用;作為常見元器件,除了電阻還有電容和電感,這兩者對交流電和直流電的作用就不像電阻那樣都有阻礙作用了。電容是“隔直通交”,就是對直流電有隔斷作用,就是直流不能通過,而交流電可以通過,而且隨著電容值的增大或者交流電的增大,電容對交流電的阻礙作用越小,這種阻礙作用可以理解為“電阻”,但是不等同於電阻,這是一種電抗,電抗和電阻單位一樣,合稱“阻抗”。

輸入輸出阻抗簡介

輸入阻抗

輸入阻抗是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想像成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。圖1 阻抗圖1 阻抗
輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什麼兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對於電壓驅動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅動,也不會對信號源有影響;而對於電流驅動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。因此,我們可以這樣認為:如果是用電壓源來驅動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅動的,則阻抗越小越好(註:只適合於低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮 阻抗匹配問題。

輸出阻抗

無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內阻。本來,對於一個理想的電壓源(包括電源),內阻應該為0,或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。
但現實中的電壓源,則不能做到這一點。我們常用一個理想電壓源串聯一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內阻了。當這個電壓源給負載供電時,就會有電流I從這個負載上流過,並在這個電阻上產生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關於為什麼會限制最大輸出功率,請看後面的“阻抗匹配”一問)。同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的。

阻抗的分類及測量

根據頻率和電路形式不同,阻抗分為集總參數阻抗和分布參數阻抗。
頻率較低時電路和元件的尺寸與波長相比十分小,電路可認為是由單個電阻、電容及電感等集總參數元件所組成;隨著頻率的提髙,在高頻時,所有電路元件必須看作為均勻分布於電路各點,阻抗表現為分布參數阻抗。
集總參數阻抗的測量方法有:伏安計法、電橋法以及諧振法等。

阻抗標準

集總參數阻抗標準

通常用高頻電容標準,實際上是一段稍密同軸空氣介質傳輸線,它的量值可以直接從其幾何尺寸和空氣的相對介電常數計算出來。藉助於各種指零式或諧振式儀表,通過直接比較和外推技術,即可把量值傳遞到集總參數阻抗的各種工作標準上。

微波阻抗標準

指相應於描述微波阻抗的物理量如特性阻抗、阻抗、電壓反射係數、電壓駐波比等的實物標準,常用特性阻抗標準和反射係數標準(又稱標準負載)。

特性抗阻標準

有同軸線和波導兩種標準。前者為無介質支撐的剛性空氣介質標準同軸線;後者是一段精密加工並具有標準截面尺寸、由法蘭盤定位符合標準的標準波導。它們的特性阻抗由幾何尺寸計算得出,並由精密機械加工保證。

反射係數標準

反射係數標準又稱標準負載,分為三類:①標準大反射負載為:1/4波長短路器、短路板、短路活塞、同軸開路器等;②標準失配負載為:失配駐波比從1.05~2.0③標準無反射負載為:匹配負載等。此外按結構形式又可分為固定和滑動兩種。後者大多作成小反射標準型。

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