电路常识性名词概念解释

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1、--电路常识性概念电路常识性概念〔1〕-输入、输出阻抗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，那么输入阻抗Rin=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。      对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，那么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，那么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，那么

2、输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，那么阻抗越小越好〔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阻。本来，对于一个理想的电压源〔包括电源〕，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。-.word.zl---      现实中的电压源，那么做不到这一点。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

3、/放大器输出/电源〕的阻了。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〔关于为什么会限制最大输出功率，请看后面的“阻抗匹配〞〕。同样的，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。3、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适宜的搭配方式。      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，总是有阻的，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

4、串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，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，那么输出电流越大。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，那么输出电压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]-.word.zl---                                  

5、  =U2/{[(R-r)2/R]+4×r}      对于一个给定的信号源，其阻r是固定的，而负载电阻R那么是由我们来选择的。      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〔是对于最大输出功率而言的〕，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

6、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，那么选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，那么选择大的负载R；如果我们需要输出功率最大，那么选择跟信号源阻匹配的电阻R。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，那么可能达不到原来的性能，这时我们也会叫做阻抗失配。  在

7、高频电路中，我们还必须考虑反射-.word.zl---的问题。当信号的频率很高时，那么信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比较时，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。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗〔也叫做特性阻抗〕是由传输线的构造以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75Ω，而

8、一些射频设备上那么常用特