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1、经常看到时钟线 /数据线 /地址线上串联一个小电阻有什么作用？2008-09-05 14:19 这个电阻有两个作用， 第一是阻抗匹配。 因为信号源的阻抗很低， 跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可改善匹配情况，以减少反射，避免振荡等。第二是可以减少信号边沿的陡峭程度，从而减少高频噪声以及过冲等。 因为串联的电阻，跟信号线的分布电容以及负载的输入电容等形成一个RC 电路，这样就会降低信号边沿的陡峭程度。 大家知道， 如果一个信号的边沿非常陡峭，含有大量的高频成分，将会辐射干扰，另外，也容易产生过冲。通常，在高速信号线中才考虑使用这样的电阻。在低频情况下， 一般是直接连接。怎样理解阻抗匹配？
2、2008-09-05 14:19 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源， 总是有内阻的（请参看输出阻抗一问），我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻 r 串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为 r，那么我们可以计算出流过电阻R 的电流为： I=U/(R+r) ，可以看出，负载电阻 R 越小，则输出电流越大。负载R 上的电压为： Uo=IR=U/1+(r/R) ，可以看出，负载电阻 R 越大，则输出电压Uo 越高。再来计算一下电阻R 消耗的功率为： P
3、=I2R=U/(R+r)2R=U2R/(R2+2Rr+r2) =U2R/(R-r)2+4Rr =U2/(R-r)2/R+4 r对于一个给定的信号源，其内阻r 是固定的，而负载电阻R 则是由我们来选择的。注意式中(R-r)2/R ，当 R=r 时，(R-r)2/R 可取得最小值 0，这时负载电阻 R 上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4r)。即，当负载电阻跟信号源内阻相等时， 负载可获得最大输出功率， 这就是我们常说的阻抗匹配之一。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的实部相等，虚部互为相反数， 这
4、叫做共扼匹配。 在低频电路中， 我们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线” ，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。从以上分析我们可以得出结论：如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，则选择名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 大的负载 R；如果我们需要输出功率最大，则选择
5、跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思， 例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了， 则可能达不到原来的性能， 这时我们也会叫做阻抗失配。在高频电路中， 我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时， 则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载端就会产生反射。 为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了， 有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗 （也叫做特性
6、阻抗） 是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度， 以及信号的幅度、 频率等均无关。例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75，而一些射频设备上则常用特征阻抗为 50的同轴电缆。另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300的扁平平行线， 这在农村使用的电视天线架上比较常见，用来做八木天线的馈线。 因为电视机的射频输入端输入阻抗为75，所以 300的馈线将与其不能匹配。 实际中是如何解决这个问题的呢？不知道大家有没有留意到，电视机的附件中， 有一个 300到 75的阻抗转换器（一个塑料封装的， 一端有一个圆形的插头的那个东东，大概有两个大拇指那么大） 。它里面其实就是一个传输线变压器，将
7、300的阻抗，变换成75的，这样就可以匹配起来了。这里需要强调一点的是，特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关， 也不能通过使用欧姆表来测量。 为了不产生反射， 负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等，这就是传输线的阻抗匹配。 如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢？如果不匹配，则会形成反射，能量传递不过去，降低效率；会在传输线上形成驻波（简单的理解，就是有些地方信号强，有些地方信号弱），导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去， 甚至会损坏发射设备。 如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡，辐射干扰等。当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？第一，可以考虑使
8、用变压器来做阻抗转换，就像上面所说的电视机中的那个例子那样。第二，可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法， 这在调试射频电路时常使用。 第三，可以考虑使用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配， 例如高速信号线， 有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高，可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如，485 总线接收器，常在数据线终端并联120 欧的匹配电阻。为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题，我来举两个例子： 假设你在练习拳击打沙包。 如果是一个重量合适的、 硬度合适的沙包， 你打上去会感觉很舒服。但是，如果哪一天我把沙包做了
9、手脚，例如，里面换成了铁沙，你还是用以前的力打上去， 你的手可能就会受不了了这就是负载过重的情况，会产生很大的反弹力。相反，如果我把里面换成了很轻很轻的东西，你一出拳，则可能会扑空， 手也可能会受不了这就是负载过轻的情况。另一个例子， 不知道大家有没有过这样的经历：就是看不清楼梯时上/下楼梯，当你以为还有楼梯时，就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。当然，也许这样的例子不太恰当，但我名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -