阻抗是一個比電阻大的概念。阻抗包括感抗\容抗\電阻,感抗是電感(線圈)對交流電的阻礙能力,容抗是電容對交流電的阻礙能力,電阻是導體對穩(wěn)恒電流的阻礙能力,不同阻抗的材料組合起來可以控制電路的電流\相位\波形,從而實現(xiàn)控制。
一、輸入阻抗
輸入阻抗是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。
輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什么兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。 輸入阻抗是用來衡量放大器對信號源的影響的一個性能指標:
對于電壓驅(qū)動的電路,輸入阻抗越大,表明放大器從信號源取的電流越小,放大器輸入端得到的信號電壓也越大,即信號源電壓衰減的少,對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅(qū)動,也不會對信號源有影響。理論基礎:Us=(Rs+Ri)×I。Rs為信號源內(nèi)阻,Ri為放大器輸入電阻。因此作為測量信號電壓的示波器、電壓表等儀器的放大電路應當具有較大的輸入電阻。對于一般的放大電路來說,輸入電阻當然是越大越好。如果想從信號源取得較大的電流,則應該使放大器具有較小的輸入電阻
而對于電流驅(qū)動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。因此,我們可以這樣認為:如果是用電壓源來驅(qū)動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅(qū)動的,則阻抗越小越好(注:只適合于低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮 阻抗匹配問題。
二、輸出阻抗
無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內(nèi)阻。本來,對于一個理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應該為0,或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。
但現(xiàn)實中的電壓源,則不能做到這一點。我們常用一個理想電壓源串聯(lián)一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內(nèi)阻了。當這個電壓源給負載供電時,就會有電流I從這個負載上流過,并在這個電阻上產(chǎn)生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關于為什么會限制最大輸出功率,請看后面的“阻抗匹配”一問)。同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的。
輸出電阻用來衡量放大器在不同負載條件下維持輸出信號電壓(或電流)恒定能力的強弱,稱為其帶負載能力。當放大器將放大了的信號輸出給負載電阻RL時,對負載RL來說,放大器可以等效為具有內(nèi)阻Ro的信號源,由這個信號源向RL提供輸出信號電壓和輸出信號電流。Ro稱為放大器的輸出電阻,它是從放大器輸出端向放大器本身看入的交流等效電阻。如果輸出電阻Ro很小,滿足Ro《《RL條件,則當RL在較大范圍內(nèi)變化時,就可基本維持輸出信號電壓的恒定。反之,如果輸出電阻Ro很大,滿足Ro》》RL條件,則當RL在較大范圍內(nèi)變化時,就可維持輸出信號電流的恒定。如手機電池,它的內(nèi)阻可以等效看作輸出電阻,用了幾年后,內(nèi)阻高了,也就要報廢了,因為帶不動外面的東西。
三、輸入阻抗輸出阻抗計算
1、放大電路的輸入阻抗和輸入電阻計算方法
對于普通的共發(fā)射極放大電路而言,輸入電阻的計算方法是首先算出BE結(jié)的等效電阻,rbe=rb+(1+β)26(mv)/Ie(ma)歐姆,知道了管子的β,和靜態(tài)電流IE就可以算出rbe值。一般小信號放大器的IE=1-2毫安時,rbe=1k歐姆左右。式中rb=300歐姆,是管子的基區(qū)電阻。
然后再把rbe 與基極偏流電阻RB并聯(lián)算出真正的輸入電阻.RB一般比較大,可以忽略。輸出電阻RO約等于RC值。
輸入電阻大一些好,可以減輕被放大信號的信號源負擔,少索取信號源電流,使信號源有效的信號電壓盡量加在放大器上。
輸出電阻小一些好,可以使放大器帶負荷的能力強一些。可以多一些的輸出電流。
2、變壓器輸入阻抗計算
變壓器工作原理
對上一級電源來說,變壓器及其負載又相當于一個等效負載,這個等效負載阻抗就叫變壓器輸入阻抗。
分解上式可得輸入電阻和輸出電感:
就是說,變壓器輸入電阻大于一次電阻,輸入電感則小于原邊電感。或者說,變壓器帶負載后一次等效電阻變大了,等效電感變小了。這就是變壓器功率因數(shù)隨著負載變大而增大的原因。
下面討論最一般的情況:一次電阻R.二次電阻RZ都小到可以忽略不計,負載為純電阻即L,。=0,變壓器輸入阻抗計算公式(2-6)、(2-7)可以分別簡化為:
此即通常所說的變壓器的阻抗變換作用。這也說明電阻性負載經(jīng)變壓器變換后仍然為電阻性負載。同時說明變壓器阻抗變換作用有一個條件,即Rr《oLzo
特別指出,只有交流分量電流才能在變換后形成的等效電阻上產(chǎn)生電壓降。因此,我們把經(jīng)過變換后形成的等效電阻稱為純交流電阻。
3、變壓器輸出阻抗計算
輸出阻抗是反映變壓器帶負載能力的技術指標。設輸出阻抗為Z,參見變壓器等效電路圖2,可以在變壓器等效輸出回路列出方程:
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