浅谈阻抗匹配（一）什么是电路匹配？

阻抗匹配是一个较大的话题，根据具体的频率和使用场景，大概可以分为4个模块讨论。分别是：电路匹配、传输线匹配、天线匹配、噪声匹配。

其中本章讨论电路匹配。

**电路匹配前提条件：**传输距离远小于最高频率分量波长，即无需考虑信号传输所需要的时间。基尔霍夫电压定律及基尔霍夫电流定律有效。

什么是阻抗？

Z=R+jX R:电阻 jX：电抗 （包含容抗1/jwC和感抗jwL）

任何可以施加电压信号的实体都具有阻抗。

电路匹配从以下4个方面做出讨论：

1.使负载端信号幅度最大，最大电压传输比。
2.使负载端获得功率最大，获得最大功率传输比。
3.使传信号输距离最远，强抗干扰能力。
4.获得更大传输带宽。

一：如何获得最大电压传输比

负载电压：

电压传输比：

分析可得：

为获得最大电压传输比，要求Ro<

为获得宽的负载适应范围，要求输出电阻Ro尽可能小【如:功放机】

为获得最宽的源阻适应范围，要求输入电阻Ri尽可能大【如:万用表】

解决方法：

法一： 电压跟随器 。同时满足: Ro<

法二： 远端反馈补偿 。不仅自身输出阻抗Ro->0，还补偿线路损耗电阻引起的电压损失。

二：如何获得最大功率传输比

分析：

理论上：RL=Ro时，负载上能获得最大输出功率。

实际中：输出电阻往往由前级电路决定，负载阻抗与之不匹配，需要额外的匹配电路。

解决方法：此时，变压器几乎是唯一可用手段。

原边/副边的阻抗比=(匝数比)2（所以升压还是降压，你选对了吗）

思考：为什么不可以串电阻匹配？

三：获得远距离传输/强抗干扰能力

远距离传输遇到的问题----损耗和串扰

思考：远距离传输主要带来压降问题，串联回路，电流处处相等。

解决方法：电压信号转换为电流信号，电流源输出电阻无穷大。

原理：1、等效的串联电压干扰源，不影响电流值（串联回路电流相等）。

2、无穷大输出电阻即使串入RLine，依旧为无穷大，等于值不变。

3、实现了信号的电气隔离，消除地电位差异影响。

四：如何获得更大传输带宽

信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围（即谐波分量越多，上升沿越陡峭。上升时间越短， 信号的带宽越宽。）。每个波形测量得到的10-90上升时间和带宽，凭经验可以画出一个简单的关系式。BW=0.35/上升时间。

什么限制了带宽？----上升沿时间----什么影响了上升沿时间----分布电容

分布电容往往是无法避免的：

（1）传输导线线间的分布电容

（2）半导体器件P-N结的分布电容

解决思路：配Ro->0电阻，短路思维，电容两端无电压差，零阻抗输入转到零阻抗输出。

方法一：利用零输入阻抗(Ri->0)/互阻放大器

解决方法一： 尽可能低的输出阻抗 (Ro->0)

优点：（1）线路上的端口电压始终为0，分布电容上无电流，无需强驱动

（2）适用于弱电流输出类的敏感器/传感器

解决方法二： 利用零输出阻抗 (Ro->0)

获得尽可能低的输出阻抗(Ro->0)，使时常数 τ=RC->0

问题：（1）负反馈放大器驱动容性负载有严重的自激振荡倾向（坑！）

（2）高频信号/脉冲边沿时刻，要求大电流输出（流过Co的无功电流）。

方法三：人工负电容

用（自然界不存在的）人工负电容，并联后电容量相加，和为0

实测结果：带宽拓展100余倍