## 输入输出阻抗和阻抗匹配

输入输出阻抗和阻抗匹配

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输入输出阻抗定义

输入阻抗：是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。可以理解成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗，其反映了对电流阻碍能力的大小。
输出阻抗：指含独立电源网络输出端口的等效电压源或等效电流源的内阻抗。其值等于独立电源置零时，从输出端口视入的输入阻抗，简单理解就是理想电压源所串联的等效内阻和理想电流源所并联的等效电阻。

一、电压驱动电路

输入阻抗分析：输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻（P=(U^2)/R，加在负载上的电压为恒定值U），负载消耗的能量就越小，因而就越容易驱动，所以用电压源来驱动的电路，输入阻抗越大越好；

输出阻抗分析：对于一个理想的电压源，内阻应该为0，但现实的电压源，常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。此时电流为I=U/(r+R)，负载端电压

负载产生的功率为

由此公式可知，输出阻抗r越小，驱动负载的能力越大。

但是，当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个等效内阻r上流过，并在这个电阻上产生I*r的压降，这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率，就需要阻抗匹配来获得最大输出功率。根据负载产生的功率

可知当R=r时即阻抗匹配，存在最大值Pm= U^2/4R。

二、电流驱动电路

输入阻抗分析：对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，对电流源的负载就越轻（P=(I^2)R，电流为恒定电流），负载消耗的能量就越小，因而就越容易驱动，所以用电流源来驱动的电路，输入阻抗越小越好；

输出阻抗分析：一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的，常用一个理想电流源并联一个等效内阻r代替实际的电流源，电流源输出恒定电流I，一部分I_r 消耗在内阻r上，剩余的电流I_R消耗在负载R上，由于负载功率
P=（I_R）^2 *R,输出阻抗r越大, I_R越大，驱动负载的能力越大。

由于内阻是并联会起到分流作用，并且内阻r越小，分流越多，这样导致电流源供给给负载的电流越小，从而限制了最大输出功率，为寻求最大输出功率，需要阻抗匹配，负载R上电压为U_R=I_R×R,和内阻r两端电压一致，即U_R=I_R×R=I_r×r ，又因为I=I_R+I_r。通过推导可知U_R=(I×R×r)/(r+R)，此时，负载端功率：

当R=r时，即阻抗匹配，有最大负载功率Pm=(I^2* R)/4

三、总结

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1.电压源驱动电路，输入阻抗越大越好；
2.电流源驱动电路，输入阻抗越小越好；
3.保证最大输出功率，要做到阻抗匹配。

参考资料

【1】https://www.cnblogs.com/alifpga/p/7998693.html
【2】https://blog.csdn.net/kinsno/article/details/49976621