變換器,是將信源發(fā)出的信息按一定的目的進(jìn)行變換。矩陣式變換器是一種新型的交-交電源變換器。和傳統(tǒng)的變換器相比,它具有如下優(yōu)點(diǎn):不需要中間直流儲能環(huán)節(jié);能夠四象限運(yùn)行;具有優(yōu)良的輸入電流波形和輸出電壓波...
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電容傳聲器幾乎是所有各類傳聲器中規(guī)格品種最多的。介紹了各類電容傳聲器阻抗變換器的線路原理,包括最簡單的ECM阻抗變換器,JFET設(shè)計(jì)的共漏、共源阻抗變換器,電子管阻抗變換器,RF射頻阻抗變換器等,特別介紹了目前在很多國外電容傳聲器阻抗變換器設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的新設(shè)計(jì):變形的跟隨器設(shè)計(jì)。
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1/4 波長阻抗變換器的分析 摘要:阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為射頻微波電路中的重要組成部分,主要是由于匹 配使得電路中的反射電壓波變少, 從而損耗減少。同時(shí),匹配網(wǎng)絡(luò)對器件的增益, 噪聲,輸出功率還有著重要的影響。 在微波傳輸系統(tǒng),它關(guān)系到系統(tǒng)的傳輸效率、 功率容量與工作穩(wěn)定性, 關(guān)系到微波測量的系統(tǒng)誤差和測量精度, 以及微波元器 件的質(zhì)量等一系列問題。本文討論了傳輸線的阻抗匹配方法,并著重分析了 4 阻抗變換器,并舉例說明了多節(jié) 4阻抗變換器的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字:阻抗匹配 ; 匹配網(wǎng)絡(luò);匹配方法,阻抗變換器 1引言 傳輸理論指出,通常情況下,傳輸線傳輸?shù)碾妷夯螂娏魇怯稍擖c(diǎn)的入射波和 反射波疊加而成的,或者說是由行波和駐波疊加而成的。 在由信號源及負(fù)載組成的微波系統(tǒng)中, 如果傳輸線和負(fù)載不匹配, 傳輸線上 將形成駐波。有了駐波一方面使傳輸線功率容量降低, 另一方面會增加傳輸線的 衰減。如果信號源和傳
對于圖1的二端口網(wǎng)絡(luò),輸入電壓U1(s)、輸入電流I1(s)與輸出電壓U2(s)、輸出電流I2(s)的關(guān)系,可根據(jù)電路傳輸方程寫為 (1)式中參數(shù)A、B、C、D由網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、元件性質(zhì)和數(shù)值決定。若一網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成使得這四個(gè)參數(shù)中B=C=0,但A、D厵0,那么這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗Zi(s)將為 (2)式中f(s)=A/D,稱為變換因子,是復(fù)頻率變量s的函數(shù)。式(2)反映輸入阻抗Zi(s)與負(fù)載阻抗ZL(s)有一定比例的變換關(guān)系。
在有源網(wǎng)絡(luò)中常用的負(fù)阻抗變換器(NIC),也是一種廣義阻抗變換器,只是它的變換因子f(s)是負(fù)實(shí)常數(shù),使接在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的阻抗被變換為另一側(cè)的負(fù)阻抗,因而可用以作為負(fù)阻元件。
對于圖1的二端口網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)參數(shù),若A=D=0,但B、C厵0,那么兩個(gè)端口上的阻抗關(guān)系將為 (3)它表示從一個(gè)端口看進(jìn)去的阻抗 Zi(s)與另一端口跨接的負(fù)載ZL(s)成倒數(shù)關(guān)系。式中g(shù)(s)=B/C,稱為倒量變換因子。廣義阻抗倒量器是B.D.H.特勒根于1948年首先提出的。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同,由它所決定的參數(shù)B、C也不同,因而可以獲得不同類型的阻抗倒量特性。
一種常用的阻抗倒量器,它的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)B=r,C=1/r,倒量變換因子g(s)=B/C=r2。式中r為正實(shí)常數(shù),稱為回轉(zhuǎn)電阻。當(dāng)在回轉(zhuǎn)器的一個(gè)端口上接電容器C 時(shí),其另一個(gè)端口的阻抗將呈感抗特性,即依式(3)有 (4)式中稱為模擬電感值。如C=1微法,r=10千歐,即可用以模擬一個(gè)100亨的電感器。
阻抗變換器的變換內(nèi)容和電路形式很多。圖2a是由運(yùn)算放大器組成的一種典型的 GIC電路。若運(yùn)算放大器是理想的,則該電路的輸入阻抗為 (5)若將圖中的Z1、Z2、Z3分別換為電阻R1、R2、R3,且以電容器C 取代Z4并使負(fù)載為純電阻RL,則這一電路就變成圖2b的形式,其輸入阻抗為 (6)它相當(dāng)于接地電感器,其等效電感。
若圖2a的Z2、Z3、Z4分別換為電阻R2、R3、R4,且以電容器C1取代Z1并負(fù)載為純電容CL,則這一電路就變成圖2c的形式,其輸入阻抗為 (7)當(dāng)s=jw時(shí), (8)它是一種與頻率的平方成反比的負(fù)電阻,稱為頻變負(fù)阻(FDNR),是有源網(wǎng)絡(luò)中的又一種二端口元件。
用兩個(gè)運(yùn)算放大器可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)器電路。若運(yùn)算放大器為理想器件,且負(fù)載端接電容器C,則從輸入端看進(jìn)去的輸入阻抗等效為一個(gè)電。此外,用來實(shí)現(xiàn)阻抗變換的網(wǎng)絡(luò)元件尚可舉出變壓器、射極跟隨器和各種傳輸線元件。
阻抗匹配是無線電技術(shù)中常見的一種工作狀態(tài),它反映了輸入電路與輸出電路之間的功率傳輸關(guān)系.當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí),將獲得最大的功率傳輸.反之,當(dāng)電路阻抗失配時(shí),不但得不到最大的功率傳輸,還可能對電路產(chǎn)生損害.
阻抗匹配常見于各級放大電路之間、放大器與負(fù)載之間、測量儀器與被測電路之間、天線與接收機(jī)或發(fā)信機(jī)與天線之間,等等.例如,擴(kuò)音機(jī)的輸出電路與揚(yáng)聲器之間必須做到阻抗匹配,不匹配時(shí),擴(kuò)音機(jī)的輸出功率將不能全部送至揚(yáng)聲器.如果揚(yáng)聲器的阻抗遠(yuǎn)小于擴(kuò)音機(jī)的輸出阻抗,擴(kuò)音機(jī)就處于過載狀態(tài),其末級功率放大管很容易損壞.反之,如果揚(yáng)聲器的阻抗高于擴(kuò)音機(jī)的輸出阻抗過多,會引起輸出電壓升高,同樣不利于擴(kuò)音機(jī)的工作,聲音還會產(chǎn)生失真.因此擴(kuò)音機(jī)電路的輸出阻抗與揚(yáng)聲器的阻抗越接近越好.
為使其阻抗匹配,需采用阻抗變換器進(jìn)行匹配。常用的同軸線阻抗變換器有直線漸變式和階梯式兩種。
使入端阻抗與出端阻抗形成一定關(guān)系的二端口網(wǎng)絡(luò)。1954年J.G.林維爾把負(fù)阻抗變換器用于有源濾波器并建立了有關(guān)理論。
隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步,使用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成阻抗變換器,已成為有源濾波器設(shè)計(jì)的基該方法。
阻抗變換器可分為廣義阻抗變換器 (GIC)和廣義阻抗倒量器(GII)兩種。