功率放大器的阻抗匹配原理
设计电路的时候，经常会有很多人对于阻抗有疑问，那么什么是阻抗？在电感电容电阻的电路中，能够对电路中电流起到阻碍作用的就是阻抗，阻抗经常用Z表示，阻抗的值是由交流电的频率、电阻R、电感L、电容C互相作用决定的。在实际电路中，阻抗是随时变化的，能够跟随电流频率的改变而改变。
一、输入阻抗介绍
输入阻抗是电路输入端的等效阻抗。对输入端加上电压源U，测量输入端电流I，那么输入阻抗Rin就等于U/I。输入端如果是电阻的两端，电阻的阻值，就是输入阻抗。
输入阻抗反映对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路来说，输入阻抗越大，对于电压源的负载越轻，所以越容易驱动，也不影响信号源；对于电流驱动的电路来说，输入阻抗越小，对于电流源的负载越轻。
电压源驱动，输入阻抗越大越好；
电流源驱动，阻抗越小越好。
二、输出阻抗介绍
无论功率放大器、信号源还是电源，都会有输出阻抗的问题。输出阻抗是信号源的内阻。对于理想的电压源来说，内阻应该都是0，但是实际中却无法做到。
我们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。这个跟理想电压源串联的电阻r，就是（信号源/放大器输出/电源）内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。
电源输出电压下降，会限制最大的输出功率。而理想的电流源，输出阻抗无穷大，但是实际却是不可能。
三、阻抗匹配
阻抗匹配是信号源或者传输线和负载间的搭配方式，阻抗匹配一般分为高频和低频两种。
当交流电路中出现容性或者感性阻抗的时候，需要信号源和负载阻抗的实部相等，而虚部互为相反数，就称作共轭匹配。
如果需要输出电流大，就选择小的负载R；
如果需要输出电压大，就选择大的负载R；
如果需要输出功率大，就选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
有时还会出现阻抗不匹配的情况，比如仪器输出端是特定负载条件下设计的，当改变负载条件的时候，就不能达到原来性能，就称作阻抗失配。
当阻抗不匹配的时候，有哪些方法可以匹配呢？
1、采用变压器来做阻抗转换；
2、使用串联/并联电容或者电感的办法；
3、使用串联/并联电阻的办法。
四、阻抗匹配的原理
1、纯电阻电路
外电阻等于内电阻的时候，电源对外电路输出功率大，这就是纯电阻电路的功率匹配。如果换成交流电路，也需要满足R=r这个条件电路才能匹配。
2、电抗电路
电抗电路的情况会比纯电阻电路复杂很多，因为电路中不仅有电阻还有电容和电感。交流电路中，电阻、电容和电感对于交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母Z表示。
电容和电感对于交流电的阻碍作用，也被称为容抗和感抗。容抗和感抗的值除了与电容和电感大小有关外，还和工作交流电的频率有关。
阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗和后级的输入阻抗相等，而输入阻抗和输出阻抗广泛存在在各种电子电路和测量仪器当中。那么什么是输入阻抗和输出阻抗？
输入阻抗是电路对着信号源讲的阻抗。对于功率放大器来说，信号源的输出阻抗和放大电路输入阻抗相等的时候称为阻抗匹配，这时候放大电路能在输出端获得最大功率。
输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗。
要注意的是：阻抗匹配只适用于电子电路，因为电子电路中传输信号功率本身很弱，需要匹配来提高输出功率。而电工电路中不考虑匹配，否则会造成输出电流过大，损坏电器。
图：ATA-3090功率放大器指标参数
什么时候都要考虑阻抗匹配？
普通的宽频带放大器中，输出阻抗是50Ω，就要考虑在功率传输电路中进行阻抗匹配。但是实际中，电缆长度对于信号波长是可以忽略不计的，就不需要阻抗匹配。
考虑信号频率为1MHz，其波长在空气中为300m，在同轴电缆中约为200m。在通常使用的长度为1m左右的同轴电缆中，是在完全可忽略的范围之内。
如果存在阻抗，那么在阻抗上就会产生功率消耗，所以不做阻抗匹配其结果就会使放大器的输出功率发生无用的浪费。
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。
以上就是功率放大器的阻抗匹配原理以及输入阻抗和输出阻抗的内容，如果对于功率放大器还有什么其他想知道的，欢迎随时咨询我们。西安安泰电子是专业从事功率放大器模块、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。公司致力于功率放大器、功率信号源、计量校准源等产品为核心的相关行业测试解决方案的研究，为用户提供具有竞争力的测试方案，Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。
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