以上同一个问题的两个解法虽然都能在3Ghz这个点频上实现良好的匹配,但带外特性是有区别的,具体选择哪种网络,取决于你的设计要求。 我写这点东西是想跟大家分享一下阻抗匹配的物理原理,希望能够帮助读者去理解阻抗匹配的本质,然后运用简单的“加减乘除”运算,你做一些简单的阻抗匹配应该不成问题。 阻抗匹配 由于信号在A点和B点之间来回反射,引起B点电压不稳定,从而在B点形成振铃现象,所以如果在A点或者B点做好阻抗匹配,则反射信号就不会来回反射,从而保证了信号的稳定。
此时,初级就要流过两部分电流,一部分为激磁电流I0,一部分为平衡电流I2,所以这部分电流将随I2的变化而变化。 其平衡作用实质上是磁势平衡作用,变压器就是通过磁势平衡作用实现了初次级的能量传递。 由于变压器不消耗功率,且产生的噪声可以忽略不计,所以信号频率很高,而且A/D转换器的输入端不允许有很大的附加噪声。 因此,选择T1—6T型变压器来隔离并驱动后级A/D转换器。 然而,有一些技术可以获得更广泛的阻抗匹配,但这需要更多的无源器件。 正如所解释的,如果输入和输出阻抗更接近,匹配网络有更宽的频率响应。
阻抗匹配: 阻抗匹配怎么做 及阻抗匹配的作用。
由于在整个传输线上阻抗维持恒定不变,我们给出一个特定的名称,来表示特定的传输线的这种特征或者是特性,称之为该传输线的特征阻抗。 特征阻抗是指信号沿传输线传播时,信号看到的瞬间阻抗的值。 特征阻抗与PCB导线所在的板层、PCB所用的材质(介电常数)、走线宽度、导线与平面的距离等因素有关,与走线长度无关。 高速PCB布线中,一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆,这是个大约的数字。 一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线(差分)为100欧姆。 在高速PCB设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。
- 其中,在高频电路中,如何高效地传输功率是一项重要的考虑因素。
- RC终端匹配技术的一个缺点是信号线上的数据可能出现时间上的抖动,这取决于在此之前的数据模式。
- 并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。
- 阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了。
- 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。
- 本来,对于一个理想的电压源(包括电源),内阻应该为0,或理想电流源的阻抗应当为无穷大。
由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动[来源请求],直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配。 在设计CAN总线、485总线时常需要在差分线两端加终端电阻(匹配电阻),以减少由特性阻抗突变造成的信号反射。 如下图CAN总线网络,双绞线特性阻抗为120欧姆,若不加终端电阻两端直接悬空,空气的特性阻抗为无穷大。 如图1所示,假设驱动端的输出阻抗为10Ω,输出3.3V电压信号,PCB走线的特征阻抗为50Ω;为了分析方便,假设负载端开路,即负载阻抗无穷大,并且忽略传输线寄生电容和寄生电感的影响,只考虑阻性负载。 否则,接到传输线中间的负载接受到的波形就会象图3.2.5中C点的电压波形一样。 可以看出,有一段时间负载端信号幅度为原始信号幅度的一半。
阻抗匹配: 匹配分类
如果负载阻抗与输出阻抗不相等,称阻抗不匹配,负载就不能获得最大的功率输出。 输出电压U2和输出电流I2之 比即称为输出阻抗。 根据戴维南终端匹配设计规则,R1通过从VCC向负载注入电流来帮助驱动器更容易到达逻辑高状态;R2帮助通过向地吸收电流来将驱动器下拉到逻辑低状态。
史密斯图(Smith chart)是一款用于电机与电子工程学的图表,主要用于传输线的阻抗匹配上。 如前所述,这种 LC 匹配网络仅在单一频率下工作。 当我计算各部分的数值时,我在频率框中输入了 阻抗匹配2025 “1kHz”。 如果输入信号的频率不再是1 kHz,同一个网络会发生什么? 正如预期的那样,输出功率在单个频率(此处为 1 kHz)处最大,并且一旦频率远离该值,输出功率就会降低。
阻抗匹配: 阻抗匹配总结
例如:万用表中电压挡的输人阻抗(称为电压灵敏度)越高,对被测电路的分流就越小,测量误差也就小。 而电流挡的输人阻抗越低,对被测电路的分压就越 小,因而测量误差也越小。 对于功率放大器,当信号源的输出阻抗与放大电路的输人阻抗相等时即称阻抗匹配,这时放大电路就能在输出端获得最大功率。 如图4中,将电路输人端的电源短路,输出端去掉负载后,从输出端CD看进去的等效阻抗称为输出阻抗。
阻抗匹配: 使用说明
影响特性阻抗的因素为:介电常数、介质厚度、线宽、铜箔厚度;而与工作频率、传输线长短、所接射频器件无关。 高频电路的阻抗匹配由于高频功率放大器工作于非线性状态,所以线性电路和阻抗匹配(即:负载阻抗与电源内阻相等)这一概念不能适用于它。 因为在非线性(如:丙类)工作的时候,电子器件的内阻变动剧烈:通流的时候,内阻很小;截止的时候,内阻接近无穷大。 所以所谓匹配的时候内阻等于外阻,也就失去了意义。 因此,高频功率放大的阻抗匹配概念是:在给定的电路条件下,改变负载回路的可调元件,使电子器件送出额定的输出功率至负载。
阻抗匹配: 匹配分類
要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划在史密夫图表上。 改变阻抗力 把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。 如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转180度,然后才沿电阻圈走动,再沿中心旋转180度。 重复以上方法直至电阻值变成1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。
阻抗匹配: 阻抗匹配基本原理及设计方法
其实特性阻抗是和射频紧密相隔的一个物理量,在认识特性阻抗之前先认识一下射频。 阻抗匹配 我们知道电台,手机通讯信号,wifi等都是向外部发射信号能量的装置,也就是说能量是从天线射出去,能量不再回来到天线了,可以想像就像机枪向外面扫射一样,子弹打出去就不回来了。 特性阻抗就不一样了,用万用表测量一根50欧姆特性阻抗时,将会发现是短路的。 这就需要我们从概念上区分电阻(哪怕是刚好是50欧姆的电阻)和特性阻抗是两码事。 就像温度上面的度(摄氏度)和角度上的度一样,不是一个东西。 我们通过一个具体的电路来分析这三者之间的具体关系,请看下面的一张最简单的电路图。
阻抗匹配: 阻抗匹配实现匹配
因此,与其使用一个匹配网络将4Ω转换为220Ω,不如使用一个中间阻抗Z,首先将4欧姆转换为Z,然后将Z转换为220Ω。 由于两者的Q值都比单一网络低,整体设计将提供一个更宽的频带。 最理想的情况是将Z计算为输入和输出阻抗的几何平均值,这里分别为4和220Ω。 我计算了两个匹配网络,从4到30Ω,然后从30到220Ω,模拟结果见图8。
阻抗匹配: 阻抗匹配是什么意思?阻抗匹配原理详解
因而不适用于电池供电系统等对功耗要求高的系统。 另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的TTL、CMOS系统中没有应用,而双电阻方式需要两个元件,这就对PCB的板面积提出了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板。 串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射。 现在举个例子,假设你有一个幅度为 ±10-V 且串行阻抗为 1-kΩ 的 阻抗匹配 1-kHz 正弦信号源。 如果要从中提取尽可能多的功率,则必须使用电抗为 0 的 1kΩ 阻抗匹配 负载。
阻抗匹配: 史密斯圆图
调整传输线 阻抗匹配2025 由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为1的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配。 阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲,单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。 最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反射波。 对于普通的宽频放大器,输出阻抗50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。 阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了。 高速PCB布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为50欧姆。
阻抗匹配: 改变阻抗力
但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。 电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。 它们的计量单位与电阻一样是欧姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率愈高则容抗愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。
阻抗匹配: 阻抗匹配简介
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,就是需要信号源与负载阻抗的实部相等,虚部互为相反数,这叫作共轭匹配。 因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些,除了输入和输出电路中的电阻成分要求相等外,还要求电抗成分大小相等符号相反(共轭匹配);或者电阻成分和电抗成分均分别相等(无反射匹配)。 在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。
阻抗匹配: 阻抗匹配,这么理解就懂了
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。 大體上,阻抗匹配有兩種,一種是通過改變阻抗(用于集总参数电路),另一種則是調整傳輸線的波長(用于传输线)。 NSM2019支持3.3V或5V供电电压(不同供电版本),以满足不同电源系统的需求;支持直流电流或交流电流测量,电流量程覆盖20~200A。 如上图所示,假如同时都接的是一样的射频发射源,同样的一小段时间T,那么我们看看这两根导线会有什么区别。 同一个发射源,那么两根线的输出射频电压是一样的,射频传输的距离是一样的(假设都是光速,实际比光速少)。
同一个电路板上面有2根导线(假设都是很长的两根线,你能想像它有多长就有多长),因为同一个板,那么2根导线的铜皮厚度都是一样的。 两根导线,长(无限长)和厚度是一样的,只能唯一不同的是宽度了,假设1号导线宽度是1(单位),2号导线是2(单位)。
阻抗匹配: 输出阻抗
此时信号不会发生发射,能量都能被负载吸收。 高速PCB布线中,一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆。 一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线(差分)为85-100欧姆。 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间达到一种适合的搭配。 阻抗匹配主要有两点作用,调整负载功率和抑制信号反射。
阻抗匹配: 完成圆图
由于实际的电压源,总是有内阻的,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串联的模型。 依托独特的SOW10封装设计,NSM2019实现了高达8.2mm的爬电距离与满足UL标准的5000Vrms 的耐受隔离耐压、1618Vpk最大工作隔离耐压能力。 只需将其视为使用单个表达式管理一对两个独立值(在本例中为 R 和 X)的简单方法。 在本文中,我将介绍有关阻抗匹配的基础知识。
接收信号时天线与负载应做共轭匹配,接收机(负载)阻抗一般认为只有实数部分,因此需要用匹配网络来除去天线的电抗部分并使它们的电阻部分相等。 图7为天线阻抗匹配时常用的π型网络,使用网络分析仪测量阻抗以确定 C1、C2、C3 的取值,完成阻抗匹配。 优缺点描述:(1)优点 1、适用于多个负载 2、很适用于SSTL/HSTL电平上拉或下拉输出阻抗很好平衡的情况。
选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特征阻抗相等。 理想的信号驱动器的输出阻抗为零,实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗,而且在信号的电平发生变化时,输出阻抗可能不同。 阻抗匹配 阻抗匹配2025 比如电源电压为+4.5V的CMOS驱动器,在低电平时典型的输出阻抗为37Ω,在高电平时典型的输出阻抗为45Ω[4];TTL驱动器和CMOS驱动一样,其输出阻抗会随信号的电平大小变化而变化。 因此,对TTL或CMOS电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只能折中考虑。
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。 阻抗匹配2025 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)是由传输线的结构以及材料决定的,而与传输线的长度,以及信号的幅度、频率等均无关。