[阻抗]匹配變壓器

在信號源給定的情況下，輸出功率取決于負載電阻與信號源內(nèi)阻之比K，當兩者相等，即K=1時，輸出功率最大。阻抗匹配的概念可以推廣到交流電路，當負載阻抗與信號源阻抗共軛時，能夠?qū)崿F(xiàn)功率的最大傳輸，如果負載阻抗不滿足共軛匹配的條件，就要在負載和信號源之間加一個阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，將負載阻抗變換為信號源阻抗的共軛，實現(xiàn)阻抗匹配。

在線路板中，若有信號傳送時，希望由電源的發(fā)出端起，在能量損失最小的情形下，能順利的傳送到接受端，而且接受端將其完全吸收而不作任何反射。要達到這種傳輸，線路中的阻抗必須和發(fā)出端內(nèi)部的阻抗相等才行稱為"阻抗匹配"。在設(shè)計高速PCB電路時，阻抗匹配是設(shè)計的要素之一。而阻抗值與走線方式有絕對的關(guān)系。例如，是走在表面層(Microstrip)還是內(nèi)層(Stripline/Double Stripline)、與參考的電源層或地層的距離、走線寬度、PCB材質(zhì)等均會影響走線的特性阻抗值。也就是說，要在布線后才能確定阻抗值，同時不同PCB生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出來的特性阻抗也有微小的差別。一般仿真軟件會因線路模型或所使用的數(shù)學算法的限制而無法考慮到一些阻抗不連續(xù)的布線情況，這時候在原理圖上只能預(yù)留一些端接(Temninators)，如串聯(lián)電阻等，來緩和走線阻抗不連續(xù)的效應(yīng)。真正根本解決問題的方法還是布線時盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生。

定義:

特性阻抗的定義:在某一頻率下，電子器件傳輸信號線中，相對某一參考層，其高頻信號或電磁波在傳播過程中所受的阻力稱之為特性阻抗，它是電阻抗，電感抗，電容抗……的一個矢量總和。

特性阻抗的分類:

目前常見的特性阻抗分為:單端(線)阻抗、差分(動)阻抗、共面阻抗等。

單端(線)阻抗:英文single ended impedance ,指單根信號線測得的阻抗 。

差分(動)阻抗:英文differential impedance,指差分驅(qū)動時在兩條等寬等間距的傳輸線中測試到的阻抗。

共面阻抗:英文coplanar impedance ,指信號線在其周圍GND/VCC(信號線到其兩側(cè)GND/VCC間距相等)之間傳輸時所測試到的阻抗。

阻抗控制需求的決定條件:當信號在PCB導(dǎo)線中傳輸時，若導(dǎo)線的長度接近信號波長的1/7，此時的導(dǎo)線便成為信號傳輸線，一般信號傳輸線均需做阻抗控制。PCB制作時，依客戶要求決定是否需管控阻抗，若客戶要求某一線寬需做阻抗控制，生產(chǎn)時則需管控該線寬的阻抗。

阻抗匹配的三個要素:輸出阻抗(原始主動零件) 特性阻抗(信號線) 輸入阻抗(被動零件)(PCB板)

阻抗匹配

當信號在PCB上傳輸時，PCB板的特性阻抗必須與頭尾元件的電子阻抗相匹配，一旦阻抗值超出公差，所傳出的信號能量將出現(xiàn)反射、散射、衰減或延誤等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致信號不完整，信號失真。

①負載阻抗等于信源內(nèi)阻抗，即它們的模與輻角分別相等，這時在負載阻抗上可以得到無失真的電壓傳輸。

②負載阻抗等于信源內(nèi)阻抗的共軛值，即它們的模相等而輻角之和為零。這時在負載阻抗上可以得到最大功率。這種匹配條件稱為共軛匹配。如果信源內(nèi)阻抗和負載阻抗均為純阻性，則兩種匹配條件是等同的。

阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內(nèi)部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。在純電阻電路中，當負載電阻等于激勵源內(nèi)阻時，則輸出功率為最大，這種工作狀態(tài)稱為匹配，否則稱為失配。

當激勵源內(nèi)阻抗和負載阻抗含有電抗成份時，為使負載得到最大功率，負載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共軛關(guān)系，即電阻成份相等，電抗成份絕對值相等而符號相反。這種匹配條件稱為共軛匹配。

阻抗匹配(Impedance matching)是微波電子學里的一部分，主要用于傳輸線上，來達到所有高頻的微波信號皆能傳至負載點的目的，不會有信號反射回來源點，從而提升能源效益。史密夫圖表上。電容或電感與負載串聯(lián)起來，即可增加或減少負載的阻抗值，在圖表上的點會沿著代表實數(shù)電阻的圓圈走動。如果把電容或電感接地，首先圖表上的點會以圖中心旋轉(zhuǎn)180度，然后才沿電阻圈走動，再沿中心旋轉(zhuǎn)180度。重覆以上方法直至電阻值變成1，即可直接把阻抗力變?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?/p>