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輸出阻抗
來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

阻抗是電路或設(shè)備對(duì)電流的阻力,輸出阻抗是在出口處測(cè)得的阻抗。阻抗越小,驅(qū)動(dòng)更大負(fù)載的能力就越高。

輸出阻抗(output impedance) 含獨(dú)立電源網(wǎng)絡(luò)輸出端口的等效電壓源(戴維南等效電路)或等效電流源(諾頓等效電路)的內(nèi)阻抗。其值等于獨(dú)立電源置零時(shí),從輸出端口視入的輸入阻抗。

簡(jiǎn)介

輸出阻抗(output impedance) 含獨(dú)立電源網(wǎng)絡(luò)輸出端口的等效電壓源(戴維南等效電路)或等效電流源(諾頓等效電路)的內(nèi)阻抗。其值等于獨(dú)立電源置零時(shí),從輸出端口視入的輸入阻抗。

無(wú)論信號(hào)源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個(gè)信號(hào)源的內(nèi)阻。本來(lái),對(duì)于一個(gè)理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應(yīng)該為0,或理想電流源的阻抗應(yīng)當(dāng)為無(wú)窮大。輸出阻抗在電路設(shè)計(jì)最特別需要注意。

一個(gè)理想的電流源,輸出阻抗應(yīng)該是無(wú)窮大,但實(shí)際的電路是不可能的。

相關(guān)比較

輸入阻抗和輸出阻抗在很多地方都用到,非常重要。

首先,輸入阻抗和輸出阻抗是相對(duì)的,我們先要明白阻抗的意思。

阻抗,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是阻礙作用,是廣義上的等效電阻。

引入輸入阻抗和輸出阻抗這兩個(gè)詞,最大的目的是在設(shè)計(jì)電路中,要提高效率,即要達(dá)到阻抗匹配,達(dá)到最佳效果。

由上也可以得出:輸入阻抗和輸出阻抗實(shí)際上就是等效電阻,單位與電阻相同。

分析

輸出阻抗就是一個(gè)信號(hào)源的內(nèi)阻,阻抗越小,驅(qū)動(dòng)更大負(fù)載的能力就越高。輸出阻抗是在出口處測(cè)得的阻抗。輸出阻抗對(duì)電路的影響 無(wú)論信號(hào)源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。對(duì)于一個(gè)理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應(yīng)該為0,或理想電流源的阻抗應(yīng)當(dāng)為無(wú)窮大。現(xiàn)實(shí)中的電壓源,則做不到這一點(diǎn),常用一個(gè)理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻r的方式來(lái)等效一個(gè)實(shí)際的電壓源。這個(gè)跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r就是信號(hào)源/放大器輸出/電源的內(nèi)阻了。當(dāng)這個(gè)電壓源給負(fù)載供電時(shí),就會(huì)有電流I從這個(gè)負(fù)載上流過(guò),并在這個(gè)電阻上產(chǎn)生I×r的電壓降。這將導(dǎo)致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率。同樣的,一個(gè)理想的電流源,輸出阻抗應(yīng)該是無(wú)窮大,但實(shí)際的電路是不可能的。

阻抗

輸入阻抗和輸出阻抗在很多地方都用到,非常重要。輸入阻抗和輸出阻抗是相對(duì)的,我們先要明白阻抗的意思。

阻抗,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是阻礙作用,是廣義上的等效電阻,單位與電阻相同。

我們以打沙包為例來(lái)理解阻抗:

假如您是一名拳擊運(yùn)動(dòng)員,您肯定知道,在練習(xí)拳擊時(shí),沙包里面的沙是有講究的,一個(gè)重量合適、硬度合適的沙包,您打上去會(huì)感覺很舒服。但是,如果哪一天我把沙包做了手腳,例如,里面換成了鐵沙,您還是用以前的力打上去,沙包變重了,打不動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的反彈力,您的手可能就會(huì)受不了。相反,如果我把里面換成了很輕的東西,如棉花,您一出拳,則可能會(huì)撲空,手也可能會(huì)脫臼,也受不了。

其實(shí),這就是一個(gè)阻抗的典型表現(xiàn)。您相當(dāng)于是能量源,沙包就相當(dāng)于負(fù)載,里面裝的東西相當(dāng)于負(fù)載的阻抗,因?yàn)樯嘲旧碜杩沟拇嬖冢阅鳛槟芰吭矗敵隽Γ蛘哒f(shuō)輸出能量,才可以將沙包這個(gè)負(fù)載移動(dòng)。

阻抗分類

輸入阻抗

所謂電壓源驅(qū)動(dòng),可以理解為沒有內(nèi)阻且總是充滿能量的恒壓電池作為能量源,給負(fù)載供電。

一個(gè)類似于能量源的電壓源U,加到負(fù)載的兩端,產(chǎn)生的電流I,那么負(fù)載的阻抗Rin就是U/I。負(fù)載上消耗的功率,由公式可知,這里的Rin總是起到減少電流I的作用,Rin越大,負(fù)載消耗的能量就越小;這里負(fù)載的阻抗就是負(fù)載的輸入阻抗。

與電壓源驅(qū)動(dòng)的電路正好相反,電流源驅(qū)動(dòng)可以理解為一個(gè)電流恒定的能量源I,給負(fù)載供電。

歐姆定律可知,產(chǎn)生的電壓為,負(fù)載消耗的功率為,由公式可知,這里負(fù)載輸入阻抗Rin起到增大功率的作用,恒流源驅(qū)動(dòng)的電路,電阻越大,負(fù)載兩端電壓越高,消耗的功率越大。

輸出阻抗

與輸入阻抗相對(duì)應(yīng)的,是輸出阻抗。

輸出阻抗,是指電路負(fù)載從電路輸出端口反著看進(jìn)電路時(shí)電路所等效的阻抗,其實(shí)主要是針對(duì)能量源或者輸出電路來(lái)說(shuō)的,是能量源在輸出端測(cè)到的阻抗,俗稱內(nèi)阻。

電壓源在加到負(fù)載上時(shí),除了在負(fù)載端消耗能量,自身也會(huì)產(chǎn)生能量的消耗,這里是因?yàn)殡妷涸丛谳敵瞿芰康臅r(shí)候,內(nèi)部存在阻礙能量輸出的阻抗,比如電池的內(nèi)阻。比如恒壓源U,輸出阻抗為Rout,負(fù)載端電壓為Ur,負(fù)載R,電流為,負(fù)載端電壓,負(fù)載產(chǎn)生的功率為。由此公式可知,輸出阻抗越小,驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力越大。

對(duì)于電流源驅(qū)動(dòng)的電路,也存在輸出阻抗,輸出阻抗并聯(lián)在恒流源兩端。

電流源輸出恒定電流I,一部分In消耗在內(nèi)阻Rout上,剩余的電流Ir消耗在負(fù)載R上,由此可知,負(fù)載R上電壓為,和內(nèi)阻Rout兩端電壓一致,即,又因?yàn)橥ㄟ^(guò)推導(dǎo)可知,負(fù)載端功率:

由此可知,在時(shí),外端負(fù)載P最大。因此,對(duì)于恒流源負(fù)載,要想獲得最大功率,需要將負(fù)載的電阻和電流源的內(nèi)阻匹配一致,即盡量趨近同一個(gè)值。

作用

有了輸入輸出阻抗這兩個(gè)詞,還可以方便兩個(gè)電路獨(dú)立的分開來(lái)設(shè)計(jì)。當(dāng)A電路中輸入阻抗和B電路的輸出阻抗相同(或者在一定范圍)時(shí),兩個(gè)電路就可不作任何更改,直接組合成一個(gè)更復(fù)雜的電路(或者系統(tǒng))。

參考資料 >

生活家百科家居網(wǎng)