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加深对电路中高输入阻抗和低输出阻抗的理解

来源:华强商城 发布时间:2021-09-26

摘要: 1、 输入阻抗:输入阻抗是指电路输入端的等效阻抗。将电压源u添加到输入端并测量输入端的电流I,则输入阻抗Rin为u/I。您可以将输入端视为电阻器的两端。输入阻抗器的电阻为输入阻抗。输入阻抗与普通电抗元件没有区别。它反映了阻断电流的效果。

1、 输入阻抗


输入阻抗是指电路输入端的等效阻抗。将电压源u添加到输入端并测量输入端的电流I,则输入阻抗Rin为u/I。您可以将输入端视为电阻器的两端。输入阻抗器的电阻为输入阻抗。

输入阻抗与普通电抗元件没有区别。它反映了阻断电流的效果。

输入阻抗

对于电压驱动电路,输入阻抗越大,电压源上的负载越轻,因此更容易驱动且不会影响信号源;对于电流驱动电路,输入阻抗越小,电流源上的负载越轻。


因此,我们可以认为,如果由电压源驱动,输入阻抗越大越好;如果由电流源驱动,阻抗越小越好。(注:仅适用于低频电路。在高频电路中,还应考虑阻抗匹配。此外,如果要获得很高输出功率,还应考虑阻抗匹配。)


2、 输出阻抗


无论是信号源、放大器还是电源,都存在输出阻抗问题。输出阻抗是信号源的内阻。最初,对于理想电压源(包括电源),内阻应为0,或者理想电流源的阻抗应为无穷大。在电路设计中需要特别注意输出阻抗。


输入阻抗指设备用作前级电路负载时的阻抗。输入阻抗越大,设备对前级电路的影响越小,因此输入阻抗越大越好。


输出阻抗指设备驱动后续电路时呈现的阻抗,相当于电源的“内阻”。较大的输出阻抗会削弱设备的承载能力,因此会更小。


简单地说,运算放大器的输入阻抗是1米(欧姆)和100米。当电流级输出电流为1uA时,1m电压为1V,100m电压为100V。这是高输入阻抗的优点。当然,这是前一级的输出阻抗为0时的情况。这表明,前一阶段变化不大,后一阶段可以区分。如果输出阻抗不是0而是1m(1m的可能性不存在),您可以计算运算放大器输入的部分电压比,以了解输出阻抗低的原因。


通常,我们经常听到放大器的输入阻抗越高越好,输出阻抗越低。为什么?


由于输入阻抗高,信号源的信号功率强度不必太大。所以可能有些读者不明白。让我们再次回顾欧姆定律;假设信号源输出一个固定的电压并将其传输到下一级。如果该级的输入阻抗较高,信号源提供的信号电流是否可以减小?如果输入阻抗非常非常高,它可以在不消耗信号电流的情况下驱动这一级别的电路(当然,仍然会有)。也就是说,只要有信号电压,电路就能正常工作;


但是对于低输入阻抗的电路呢?相反,它必须需要信号能量来提供大量的信号电流,因为在相同的电压下,低输入阻抗将流入较大的信号电流。如果信号源提供的电流强度不足以满足下一级电路的需要,则不能很好地驱动下一级电路。电源的电压和电流的乘积就是电源的功率。


通常,当提到低输出阻抗时,大部分是指前级放大器的输出阻抗,后级通常称为输出内阻。前级的低输出阻抗有几个优点:


1、 一般强调,低输出阻抗意味着它具有大的电流输出容量,并且易于与一些低输入阻抗的设备(后级)匹配。


2、 低输出阻抗可以驱动长信号线和大电容负载。以音频前端为例;前级的输出阻抗与信号线结合后,输出阻抗加上信号线的固有电阻和电容将形成RC滤波网络。当输出阻抗较高时,通过信号线的信号高频端的滚降点越低,反之亦然。


您不希望高频衰减点移动到您能听到的音频范围内吗?因此,在信号线具有大电容的情况下,选择输出阻抗较低的前级更安全。这就是为什么每个信号线都有不同的声音的部分原因。

有了以上的一般描述,你应该能够理解;所谓放大器的主要原因是输入阻抗越高,输出阻抗越好,输出阻抗越低。在这种情况下,当与其他设备匹配时,其匹配度较高。


这样,我们将设计每个放大器的输入阻抗,无论是前级还是后级,都非常高,输出阻抗非常低。


让我们再看看输入阻抗。由于高输入阻抗所需的信号电流较小,因此可以看出,在与其相连的信号线中流动的电流必须较小。因此,对信号线质量的要求不必太高,因为没有电流干扰因素,这是高输入阻抗带来的另一个优势。然而,既然高输入阻抗有如此多的优点,为什么市场上高输入阻抗的前级或后级如此之少?


我私下问你,你用过收音机吗?你知道无线电信号来自哪里吗?


从空气中,你知道空气中存在多少电磁波吗?你数不清你家人的手指和脚趾。这些不是你想要的音乐信号!当这些空气中的电磁波被信号线接收时,信号线的作用有点像天线,尽管它只是一个很小的噪声电压,但高输入阻抗电路可以很容易地将它们放大(这是它的优点)。因此,当有人抓起一把沙子放进你的热炖面条时,你会认为那是黑胡椒!


易受噪声影响是音频设备在设计输入阻抗时知道高输入阻抗的许多优点,但不能任意设计的主要原因。那些敢于设计高输入阻抗的人必须在抗噪声干扰方面具有分辨的能力。


后级的输入阻抗大多为47K,较高的输入阻抗分别为100k、20K和10K。


输入阻抗是在入口测量的阻抗。高输入阻抗可以减少电路连接时的信号变化,因此也是理想的。给定电压下的最小阻抗为最小输入阻抗。作为输入电流的替代或补充,它决定了输入功率要求。


输出阻抗是在出口处测量的阻抗。与模拟输出串联表示的等效阻抗。阻抗越小,驱动更大负载的能力越高。


输出和输入阻抗是指特定条件下电路输出和输入的等效电阻。只有阻抗匹配才能充分发挥很大传输效率,即连接到输出和输入端子的设备或部件的阻抗应与输出和输入阻抗一致。例如,如果功率放大器话筒接口的输入阻抗为600Ω,则尽量使用600Ω话筒;如果输出阻抗为8Ω,尽量用8Ω连接扬声器。一般希望电路的输出阻抗小,输入阻抗大,承载能力强。


高输入阻抗意味着电路(或前级电路的输出)吸收的功率较小,电源或前级可以驱动更多负载。对于测量电路,如电子伏特计和示波器,需要高输入阻抗,以将连接到仪器后对被测电路的影响降至很低。


当然,输出阻抗越小越好,这样输出功率在信号源内阻上消耗的功率就越少,或者可以驱动更高的功率负载。


当然,在信号传输中需要“阻抗匹配”,即前一级的输出阻抗等于下一级的输入阻抗,这样在级与级之间就不会发生信号反射。


例如,电视天线和电视天线输入阻抗应匹配75Ω。在过去,使用扁平馈线(300Ω)作为引入线,我们必须添加阻抗转换器来匹配。


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