阻抗匹配有兩種，一種是透過改變阻抗力（lumped-circuit matching）
，另一種則是調整傳輸線的波長（transmission line matching）。

 

要匹配一組線路，首先把負載點的阻抗值
，除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化

，然後把數值劃在史密斯圖上。

 

PCB上傳輸線的電子模型示意圖

 

改變阻抗力

 

把(ba)電(dian)容(rong)或(huo)電(dian)感(gan)與(yu)負(fu)載(zai)串(chuan)聯(lian)起(qi)來(lai)，即(ji)可(ke)增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao)負(fu)載(zai)的(de)阻(zu)抗(kang)值(zhi)
，在(zai)圖(tu)表(biao)上(shang)的(de)點(dian)會(hui)沿(yan)著(zhe)代(dai)表(biao)實(shi)數(shu)電(dian)阻(zu)的(de)圓(yuan)圈(quan)走(zou)動(dong)。如(ru)果(guo)把(ba)電(dian)容(rong)或(huo)電(dian)感(gan)接(jie)地(di)，首(shou)先(xian)圖(tu)表(biao)上(shang)的(de)點(dian)會(hui)以(yi)圖(tu)中(zhong)心(xin)旋(xuan)轉(zhuan)180度
，然後才沿電阻圈走動，再沿中心旋轉180度。重複以上方法直至電阻值變成1，即可直接把阻抗力變為零完成匹配。

 

阻抗匹配：簡單的說就是“特性阻抗”等於“負載阻抗”。

 

調整傳輸線

 

由負載點至來源點加長傳輸線

，在圖表上的圓點會沿著圖中心以逆時針方向走動，直至走到電阻值為1的圓圈上，即可加電容或電感把阻抗力調整為零，完成匹配。

 

阻zu抗kang匹pi配pei則ze傳chuan輸shu功gong率lv大da，對dui於yu一yi個ge電dian源yuan來lai講jiang，單dan它ta的de內nei阻zu等deng於yu負fu載zai時shi，輸shu出chu功gong率lv最zui大da，此ci時shi阻zu抗kang匹pi配pei。最zui大da功gong率lv傳chuan輸shu定ding理li，如ru果guo是shi高gao頻pin的de話hua
，就jiu是shi無wu反fan射she波bo。對dui於yu普pu通tong的de寬kuan頻pin放fang大da器qi，輸shu出chu阻zu抗kang50Ω，功(gong)率(lv)傳(chuan)輸(shu)電(dian)路(lu)中(zhong)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)，可(ke)是(shi)如(ru)果(guo)信(xin)號(hao)波(bo)長(chang)遠(yuan)遠(yuan)大(da)於(yu)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du)，即(ji)纜(lan)長(chang)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)的(de)話(hua)，就(jiu)無(wu)須(xu)考(kao)慮(lv)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)了(le)。阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)是(shi)指(zhi)在(zai)能(neng)量(liang)傳(chuan)輸(shu)時(shi)，要(yao)求(qiu)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)要(yao)和(he)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)相(xiang)等(deng)，此(ci)時(shi)的(de)傳(chuan)輸(shu)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)反(fan)射(she)
，這(zhe)表(biao)明(ming)所(suo)有(you)能(neng)量(liang)都(dou)被(bei)負(fu)載(zai)吸(xi)收(shou)了(le).反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時
，為了防止信號的反射，要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個大約的數字

，一般規定同軸電纜基帶50歐姆，頻帶75歐姆
，對絞線則為100歐姆
，隻是取個整而已
，為了匹配方便。

 

阻抗從字麵上看就與電阻不一樣
，其中隻有一個阻字是相同的，而另一個抗字呢？簡單地說，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗；周延一點地說，阻抗就是電阻、電(dian)容(rong)抗(kang)及(ji)電(dian)感(gan)抗(kang)在(zai)向(xiang)量(liang)上(shang)的(de)和(he)。在(zai)直(zhi)流(liu)電(dian)的(de)世(shi)界(jie)中(zhong)，物(wu)體(ti)對(dui)電(dian)流(liu)阻(zu)礙(ai)的(de)作(zuo)用(yong)叫(jiao)做(zuo)電(dian)阻(zu)，世(shi)界(jie)上(shang)所(suo)有(you)的(de)物(wu)質(zhi)都(dou)有(you)電(dian)阻(zu)
，隻(zhi)是(shi)電(dian)阻(zu)值(zhi)的(de)大(da)小(xiao)差(cha)異(yi)而(er)已(yi)。電(dian)阻(zu)小(xiao)的(de)物(wu)質(zhi)稱(cheng)作(zuo)良(liang)導(dao)體(ti)
，電(dian)阻(zu)很(hen)大(da)的(de)物(wu)質(zhi)稱(cheng)作(zuo)非(fei)導(dao)體(ti)，而(er)最(zui)近(jin)在(zai)高(gao)科(ke)技(ji)領(ling)域(yu)中(zhong)稱(cheng)的(de)超(chao)導(dao)體(ti)
，則(ze)是(shi)一(yi)種(zhong)電(dian)阻(zu)值(zhi)幾(ji)近(jin)於(yu)零(ling)的(de)東(dong)西(xi)。但(dan)是(shi)在(zai)交(jiao)流(liu)電(dian)的(de)領(ling)域(yu)中(zhong)則(ze)除(chu)了(le)電(dian)阻(zu)會(hui)阻(zu)礙(ai)電(dian)流(liu)以(yi)外(wai)，電(dian)容(rong)及(ji)電(dian)感(gan)也(ye)會(hui)阻(zu)礙(ai)電(dian)流(liu)的(de)流(liu)動(dong)，這(zhe)種(zhong)作(zuo)用(yong)就(jiu)稱(cheng)之(zhi)為(wei)電(dian)抗(kang)

，意(yi)即(ji)抵(di)抗(kang)電(dian)流(liu)的(de)作(zuo)用(yong)。電(dian)容(rong)及(ji)電(dian)感(gan)的(de)電(dian)抗(kang)分(fen)別(bie)稱(cheng)作(zuo)電(dian)容(rong)抗(kang)及(ji)電(dian)感(gan)抗(kang)，簡(jian)稱(cheng)容(rong)抗(kang)及(ji)感(gan)抗(kang)。它(ta)們(men)的(de)計(ji)量(liang)單(dan)位(wei)與(yu)電(dian)阻(zu)一(yi)樣(yang)是(shi)歐(ou)姆(mu)
，而(er)其(qi)值(zhi)的(de)大(da)小(xiao)則(ze)和(he)交(jiao)流(liu)電(dian)的(de)頻(pin)率(lv)有(you)關(guan)係(xi)，頻(pin)率(lv)愈(yu)高(gao)則(ze)容(rong)抗(kang)愈(yu)小(xiao)感(gan)抗(kang)愈(yu)大(da)，頻(pin)率(lv)愈(yu)低(di)則(ze)容(rong)抗(kang)愈(yu)大(da)而(er)感(gan)抗(kang)愈(yu)小(xiao)。此(ci)外(wai)電(dian)容(rong)抗(kang)和(he)電(dian)感(gan)抗(kang)還(hai)有(you)相(xiang)位(wei)角(jiao)度(du)的(de)問(wen)題(ti)，具(ju)有(you)向(xiang)量(liang)上(shang)的(de)關(guan)係(xi)式(shi)，因(yin)此(ci)才(cai)會(hui)說(shuo)：阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

 

阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態。對於不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。

 

在純電阻電路中
，當負載電阻等於激勵源內阻時，則輸出功率為最大，這種工作狀態稱為匹配，否則稱為失配。

 

dangjiliyuanneizukanghefuzaizukanghanyoudiankangchengfenshi，weishifuzaidedaozuidagonglv，fuzaizukangyuneizubixumanzugongeguanxi
，jidianzuchengfenxiangdeng
，diankangchengfenzhishuzhixiangdengerfuhaoxiangfan。zhezhongpipeitiaojianchengweigongepipei。

 

史密斯圖(Smith chart)是一款用於電機與電子工程學的圖表，主要用於傳輸線的阻抗匹配上。一條傳輸線(transmission line)的阻抗(impedance)會隨其物理長度而改變，要設計一套阻抗匹配(Impedance matching)的電路
，需要通過不少繁複的計算程序，史密斯圖的特點便是省卻一些計算程序。

 

該圖表是由菲利普•史密斯(Phillip Smith)於1939年發明的
，當時他在美國的RCA公司工作。史密斯曾說過，“在我能夠使用計算尺的時候，我對以圖表方式來表達數學上的關聯很有興趣。”

 

史密斯圖的基本在於以下的算式

 

 

當中的Γ代表其線路的反射係數(reflection coefficient)，即S-parameter裏的S11，zL是歸一負載值，即ZL / Z0。當中，ZL是電路的負載值；Z0是傳輸線的特性阻抗值
，通常會使用50Ω。

 

tubiaozhongdeyuanxingxiandaibiaodianzukanglideshishuzhi，jidianzuzhi，zhongjiandehengxianyuxiangshanghexiangxiasanchudexianzedaibiaodianzukanglidexushuzhi，jiyoudianronghuodianganzaigaopinxiasuochanshengdezuli
，dangzhongxiangshangdeshizhengshu
，xiangxiadeshifushu。tubiaozuizhongjiandedian(1+j0)代表一個已匹配(matched)的電阻數值(ZL)，同時其反射係數的值會是零。圖表的邊緣代表其反射係數的長度是1，即100%反射。在圖邊的數字代表反射係數的角度(0-180度)和波長(由零至半個波長)。

 

有一些圖表是以導納值(admittance)來表示，把上述的阻抗值版本旋轉180度即可。

 

zicongyoulejisuanjihou，cizhongtubiaodeshiyonglvsuizhierxia，danrengchangyonglaibiaoshitedingdeziliao。duiyujiududiancixuejiweibodianzixuedexueshenglaishuo

，zaijiejuekebenwentirengranhenshiyong，yincishimisituzhijinrengshizhongyaodejiaoxueyongju。

 

在學術論文裏，量度儀器的結果也常會以史密斯圖來表示。

 

一、阻抗匹配的研究

 

zaigaosudeshejizhong，zukangdepipeiyufouguanxidaoxinhaodezhiliangyoulie。zukangpipeidejikeshuyishuoshifengfuduoyang
，danshizaijutidexitongzhongzenyangcainengbijiaohelideyingyong，xuyaohengliangduogefangmiandeyinsu。liruwomenzaixitongzhongshejizhong，henduocaiyongdedoushiyuanduandechuanlianpipei。duiyushenmeqingkuangxiaxuyaopipei，caiyongshenmefangshidepipei

，weishenmecaiyongzhezhongfangshi。

 

例如：差分的匹配多數采用終端匹配；時鍾采用源段匹配；

 

1.1、 串聯終端匹配

 

串聯終端匹配的理論出發點是在信號源端阻抗低於傳輸線特征阻抗的條件下，在信號的源端和傳輸線之間串接一個電阻R，使源端的輸出阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配，抑製從負載端反射回來的信號發生再次反射.

 

串聯終端匹配後的信號傳輸具有以下特點：

 

A、由於串聯匹配電阻的作用，驅動信號傳播時以其幅度的50％向負載端傳播；

B、信號在負載端的反射係數接近＋1，因此反射信號的幅度接近原始信號幅度的50％。

C、反射信號與源端傳播的信號疊加
，使負載端接受到的信號與原始信號的幅度 近似相同
；

D、負載端反射信號向源端傳播，到達源端後被匹配電阻吸收；

E
、反射信號到達源端後
，源端驅動電流降為0，直到下一次信號傳輸。

 

相對並聯匹配來說，串聯匹配不要求信號驅動器具有很大的電流驅動能力。

 

選(xuan)擇(ze)串(chuan)聯(lian)終(zhong)端(duan)匹(pi)配(pei)電(dian)阻(zu)值(zhi)的(de)原(yuan)則(ze)很(hen)簡(jian)單(dan)
，就(jiu)是(shi)要(yao)求(qiu)匹(pi)配(pei)電(dian)阻(zu)值(zhi)與(yu)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)之(zhi)和(he)與(yu)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)相(xiang)等(deng)。理(li)想(xiang)的(de)信(xin)號(hao)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)為(wei)零(ling)，實(shi)際(ji)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi)總(zong)是(shi)有(you)比(bi)較(jiao)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)，而(er)且(qie)在(zai)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)平(ping)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)，輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)可(ke)能(neng)不(bu)同(tong)。比(bi)如(ru)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)為(wei)＋4.5V的CMOS驅動器，在低電平時典型的輸出阻抗為37Ω，在高電平時典型的輸出阻抗為45Ω[4]
；TTL驅動器和CMOS驅動一樣，其輸出阻抗會隨信號的電平大小變化而變化。因此，對TTL或CMOS電路來說

，不可能有十分正確的匹配電阻，隻能折中考慮。

 

lianzhuangtuopujiegoudexinhaowanglubushiheshiyongchuanlianzhongduanpipei，suoyoudefuzaibixujiedaochuanshuxiandemoduan。fouze，jiedaochuanshuxianzhongjiandefuzaijieshoudaodeboxingjiuhuixiangtu3.2.5中C點dian的de電dian壓ya波bo形xing一yi樣yang。可ke以yi看kan出chu，有you一yi段duan時shi間jian負fu載zai端duan信xin號hao幅fu度du為wei原yuan始shi信xin號hao幅fu度du的de一yi半ban。顯xian然ran這zhe時shi候hou信xin號hao處chu在zai不bu定ding邏luo輯ji狀zhuang態tai
，信xin號hao的de噪zao聲sheng容rong限xian很hen低di。

 

串聯匹配是最常用的終端匹配方法。它的優點是功耗小，不會給驅動器帶來額外的直流負載
，也不會在信號和地之間引入額外的阻抗；而且隻需要一個電阻元件。

 

1.2
、並聯終端匹配

 

並(bing)聯(lian)終(zhong)端(duan)匹(pi)配(pei)的(de)理(li)論(lun)出(chu)發(fa)點(dian)是(shi)在(zai)信(xin)號(hao)源(yuan)端(duan)阻(zu)抗(kang)很(hen)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)使(shi)負(fu)載(zai)端(duan)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)與(yu)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)相(xiang)匹(pi)配(pei)，達(da)到(dao)消(xiao)除(chu)負(fu)載(zai)端(duan)反(fan)射(she)的(de)目(mu)的(de)。實(shi)現(xian)形(xing)式(shi)分(fen)為(wei)單(dan)電(dian)阻(zu)和(he)雙(shuang)電(dian)阻(zu)兩(liang)種(zhong)形(xing)式(shi)。

 

並聯終端匹配後的信號傳輸具有以下特點：

 

A、驅動信號近似以滿幅度沿傳輸線傳播；

B
、所有的反射都被匹配電阻吸收；

C、負載端接受到的信號幅度與源端發送的信號幅度近似相同。

 

在zai實shi際ji的de電dian路lu係xi統tong中zhong，芯xin片pian的de輸shu入ru阻zu抗kang很hen高gao，因yin此ci對dui單dan電dian阻zu形xing式shi來lai說shuo，負fu載zai端duan的de並bing聯lian電dian阻zu值zhi必bi須xu與yu傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang相xiang近jin或huo相xiang等deng。假jia定ding傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang為wei50Ω
，則R值為50Ω。如果信號的高電平為5V，則信號的靜態電流將達到100mA。由於典型的TTL或CMOS電路的驅動能力很小，這種單電阻的並聯匹配方式很少出現在這些電路中。

 

shuangdianzuxingshidebinglianpipei，yebeichengzuodaiweinanzhongduanpipei，yaoqiudedianliuqudongnenglibidandianzuxingshixiao。zheshiyinweiliangdianzudebinglianzhiyuchuanshuxiandetezhengzukangxiangpipei，meigedianzudoubichuanshuxiandetezhengzukangda。kaolvdaoxinpiandequdongnengli，lianggedianzuzhidexuanzebixuzunxunsangeyuanze：

 

⑴
、兩電阻的並聯值與傳輸線的特征阻抗相等
；

⑵、與電源連接的電阻值不能太小，以免信號為低電平時驅動電流過大；

⑶、與地連接的電阻值不能太小
，以免信號為高電平時驅動電流過大。

 

並聯終端匹配優點是簡單易行；顯而易見的缺點是會帶來直流功耗：單電阻方式的直流功耗與信號的占空比緊密相關；shuangdianzufangshizewulunxinhaoshigaodianpinghaishididianpingdouyouzhiliugonghao。yinerbushiyongyudianchigongdianxitongdengduigonghaoyaoqiugaodexitong。lingwai，dandianzufangshiyouyuqudongnengliwentizaiyibandeTTL
、CMOS係統中沒有應用
，而雙電阻方式需要兩個元件，這就對PCB的板麵積提出了要求，因此不適合用於高密度印刷電路板。

 

當然還有：AC終端匹配
； 基於二極管的電壓鉗位等匹配方式。

 

二、將信號的傳輸看成軟管送水澆花

 

2.1、數位係統之多層板信號線（Signal Line）中，當出現方波信號的傳輸時，可將之假想成為軟管（hose）送(song)水(shui)澆(jiao)花(hua)。一(yi)端(duan)於(yu)手(shou)握(wo)處(chu)加(jia)壓(ya)使(shi)其(qi)射(she)出(chu)水(shui)柱(zhu)，另(ling)一(yi)端(duan)接(jie)在(zai)水(shui)龍(long)頭(tou)。當(dang)握(wo)管(guan)處(chu)所(suo)施(shi)壓(ya)的(de)力(li)道(dao)恰(qia)好(hao)，而(er)讓(rang)水(shui)柱(zhu)的(de)射(she)程(cheng)正(zheng)確(que)灑(sa)落(luo)在(zai)目(mu)標(biao)區(qu)時(shi)
，則(ze)施(shi)與(yu)受(shou)兩(liang)者(zhe)皆(jie)歡(huan)而(er)順(shun)利(li)完(wan)成(cheng)使(shi)命(ming)
，豈(qi)非(fei)一(yi)種(zhong)得(de)心(xin)應(ying)手(shou)的(de)小(xiao)小(xiao)成(cheng)就(jiu)？

 

2.2
、然(ran)而(er)一(yi)旦(dan)用(yong)力(li)過(guo)度(du)水(shui)注(zhu)射(she)程(cheng)太(tai)遠(yuan)，不(bu)但(dan)騰(teng)空(kong)越(yue)過(guo)目(mu)標(biao)浪(lang)費(fei)水(shui)資(zi)源(yuan)
，甚(shen)至(zhi)還(hai)可(ke)能(neng)因(yin)強(qiang)力(li)水(shui)壓(ya)無(wu)處(chu)宣(xuan)泄(xie)，以(yi)致(zhi)往(wang)來(lai)源(yuan)反(fan)彈(dan)造(zao)成(cheng)軟(ruan)管(guan)自(zi)龍(long)頭(tou)上(shang)的(de)掙(zheng)脫(tuo)!不僅任務失敗橫生挫折，而且還大捅紕漏滿臉豆花呢！

 

2.3、反之，當握處之擠壓不足以致射程太近者，則照樣得不到想要的結果。過猶不及皆非所欲，唯有恰到好處才能正中下懷皆大歡喜。

 

2.4
、上述簡單的生活細節，正可用以說明方波（Square Wave）信號（Signal）在多層板傳輸線（Transmission Line

，係由信號線、介質層
、及接地層三者所共同組成）中所進行的快速傳送。此時可將傳輸線（常見者有同軸電纜Coaxial Cable
，與微帶線Microstrip Line或帶線Strip Line等）看成軟管，而握管處所施加的壓力

，就好比板麵上“接受端”（Receiver）元件所並聯到Gnd的電阻器一般，可用以調節其終點的特性阻抗（Characteristic Impedance）
，使匹配接受端元件內部的需求。

 

三
、傳輸線之終端控管技術（Termination）

 

3.1、由上可知當“信號”在傳輸線中飛馳旅行而到達終點，欲進入接受元件（如CPU或Meomery等大小不同的IC）中工作時，則該信號線本身所具備的“特性阻抗”，bixuyaoyuzhongduanyuanjianneibudedianzizukangxianghupipeicaixing，rucicaibuzhirenwushibaibaimangyichang。yongshuyushuojiushizhengquezhixingzhiling，jianshaozaoshengganrao，bimiancuowudongzuo”。一旦彼此未能匹配時，則必將會有少許能量回頭朝向“發送端”反彈，進而形成反射噪聲（Noise）的煩惱。

 

3.2、當傳輸線本身的特性阻抗（Z0）被設計者訂定為28ohm時
，則終端控管的接地的電阻器（Zt）也必須是28ohm，如此才能協助傳輸線對Z0的保持，使整體得以穩定在28 ohm的設計數值。也唯有在此種Z0=Zt的匹配情形下
，信號的傳輸才會最具效率，其“信號完整性”（Signal Integrity，為信號品質之專用術語）也才最好。

 

四
、特性阻抗（Characteristic Impedance）

 

4.1、當某信號方波

，在傳輸線組合體的信號線中
，以高準位（High Level）的正壓信號向前推進時，則距其最近的參考層（如接地層）中，理論上必有被該電場所感應出來的負壓信號伴隨前行（等於正壓信號反向的回歸路徑Return Path），如此將可完成整體性的回路（Loop）係統。該“信號”前行中若將其飛行時間暫短加以凍結，即可想象其所遭受到來自信號線、介質層與參考層等所共同呈現的瞬間阻抗值（Instantanious Impedance）

，此即所謂的“特性阻抗”。是故該“特性阻抗”應與信號線之線寬（w）、線厚（t）
、介質厚度（h）與介質常數（Dk）都扯上了關係。

 

4.2、阻抗匹配不良的後果由於高頻信號的“特性阻抗”（Z0）原詞甚長，故一般均簡稱之為“阻抗”。讀者千萬要小心

，此與低頻AC交流電（60Hz）其電線（並非傳輸線）中，所出現的阻抗值（Z）並不完全相同。數位係統當整條傳輸線的Z0都能管理妥善，而控製在某一範圍內（±10﹪或 ±5﹪）者，此品質良好的傳輸線，將可使得噪聲減少，而誤動作也可避免。但當上述微帶線中Z0的四種變數（w
、t
、h、r）有任一項發生異常，例如信號線出現缺口時，將使得原來的Z0突然上升（見上述公式中之Z0與W成反比的事實）
，而無法繼續維持應有的穩定均勻（Continuous）時shi，則ze其qi信xin號hao的de能neng量liang必bi然ran會hui發fa生sheng部bu分fen前qian進jin，而er部bu分fen卻que反fan彈dan反fan射she的de缺que失shi。如ru此ci將jiang無wu法fa避bi免mian噪zao聲sheng及ji誤wu動dong作zuo了le。例li如ru澆jiao花hua的de軟ruan管guan突tu然ran被bei踩cai住zhu
，造zao成cheng軟ruan管guan兩liang端duan都dou出chu現xian異yi常chang，正zheng好hao可ke說shuo明ming上shang述shu特te性xing阻zu抗kang匹pi配pei不bu良liang的de問wen題ti。

 

4.3、阻抗匹配不良造成噪聲上述部分信號能量的反彈，將造成原來良好品質的方波信號

，立即出現異常的變形（即發生高準位向上的Overshoot，與低準位向下的Undershoot，以及二者後續的Ringing）。此等高頻噪聲嚴重時還會引發誤動作，而且當時脈速度愈快時噪聲愈多也愈容易出錯。

 

五、長線傳輸的阻抗匹配設計

 

對(dui)於(yu)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)來(lai)說(shuo)，如(ru)果(guo)時(shi)鍾(zhong)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)的(de)脈(mai)寬(kuan)足(zu)夠(gou)長(chang)，那(na)麼(me)出(chu)現(xian)在(zai)該(gai)時(shi)鍾(zhong)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)上(shang)的(de)反(fan)射(she)能(neng)量(liang)和(he)振(zhen)鈴(ling)能(neng)量(liang)，將(jiang)由(you)原(yuan)來(lai)的(de)一(yi)個(ge)變(bian)成(cheng)兩(liang)個(ge)或(huo)者(zhe)更(geng)多(duo)，因(yin)而(er)導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)鍾(zhong)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)出(chu)現(xian)異(yi)常(chang)。此(ci)外(wai)，反(fan)射(she)還(hai)會(hui)使(shi)邏(luo)輯(ji)器(qi)件(jian)的(de)噪(zao)聲(sheng)容(rong)限(xian)變(bian)差(cha)。在(zai)該(gai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)
，由(you)於(yu)雷(lei)達(da)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)為(wei)1 kΩzukang，yinerbuliyuchangxianchuanshu，bingchanshengxinhaofanshexianxiang。fanshejieguoduimonidezhengxianboxinhaoxingchengzhubo，shuzixinhaozebiaoxianweishangshengyanhexiajiangyandezhenlingheguochong。gaiguochongbujinhuixingchengqiangliededianciganrao，yehuisunhuaiyongyuhoujishurudianludebaohuerjiguan，shenzhishixiao。tu1示出信號過衝波形。一般而言
，過衝超過O．7 V就應采取相應措施，在圖2中，信號源阻抗、負載阻抗是造成信號反射的主要原因。因此要將阻抗變換為50Ω。以(yi)利(li)於(yu)長(chang)線(xian)傳(chuan)輸(shu)。根(gen)據(ju)史(shi)密(mi)夫(fu)圖(tu)表(biao)可(ke)知(zhi)，電(dian)容(rong)或(huo)電(dian)感(gan)與(yu)負(fu)載(zai)串(chuan)聯(lian)
，可(ke)增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)
，且(qie)其(qi)圖(tu)表(biao)上(shang)的(de)點(dian)會(hui)沿(yan)著(zhe)代(dai)表(biao)實(shi)數(shu)電(dian)阻(zu)的(de)圓(yuan)圈(quan)走(zou)動(dong)。如(ru)果(guo)電(dian)容(rong)或(huo)電(dian)感(gan)接(jie)地(di)，則(ze)圖(tu)表(biao)上(shang)的(de)點(dian)會(hui)以(yi)圖(tu)中(zhong)心(xin)旋(xuan)轉(zhuan)180°。然後才沿電阻圈走動
，再沿中心旋轉180°。重複上述方法直至電阻值變為1，即可直接把阻抗力變為零
，這樣就完成匹配。

 

 

5.1、係統工作原理

 

係統設計中，首先用變壓器隔離雷達輸出信號
，然後通過分壓跟隨放大，使電容隔離，最後輸出6路頻率碼。圖3和圖4分別給出係統總體設計框圖和具體電路設計。

 

 

5.2、器件選擇依據與匹配計算

 

A、變壓器的選擇

 

隔離變壓器選用1：1的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)。由(you)於(yu)次(ci)級(ji)不(bu)與(yu)地(di)相(xiang)連(lian)，因(yin)此(ci)次(ci)級(ji)上(shang)任(ren)一(yi)根(gen)線(xian)與(yu)地(di)之(zhi)間(jian)都(dou)沒(mei)有(you)電(dian)位(wei)差(cha)。隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)特(te)點(dian)就(jiu)是(shi)初(chu)級(ji)與(yu)次(ci)級(ji)隔(ge)開(kai)，使(shi)他(ta)們(men)之(zhi)間(jian)不(bu)產(chan)生(sheng)回(hui)路(lu)，但(dan)1：1的隔離變壓器嚴禁次級接地。其原理如圖5所示。

 

 

若次級繞組與初級繞組的匝數不同
，則感應電勢E1與E2的大小也不相同。當略去內阻抗壓降後
，電壓U1和U2的大小也不同。當變壓器次級空載時
，初級僅流過主磁通的電流In，該電流稱之為激磁電流。當次級加負載，即流過負載電流I2時(shi)，鐵(tie)心(xin)中(zhong)將(jiang)產(chan)生(sheng)磁(ci)通(tong)
，以(yi)力(li)圖(tu)改(gai)變(bian)主(zhu)磁(ci)通(tong)
，但(dan)當(dang)初(chu)級(ji)電(dian)壓(ya)不(bu)變(bian)時(shi)，主(zhu)磁(ci)通(tong)也(ye)不(bu)變(bian)。此(ci)時(shi)
，初(chu)級(ji)就(jiu)要(yao)流(liu)過(guo)兩(liang)部(bu)分(fen)電(dian)流(liu)，一(yi)部(bu)分(fen)為(wei)激(ji)磁(ci)電(dian)流(liu)I0
，一部分為平衡電流I2
，所以這部分電流將隨I2的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。電(dian)流(liu)乘(cheng)以(yi)匝(za)數(shu)就(jiu)是(shi)磁(ci)勢(shi)。其(qi)平(ping)衡(heng)作(zuo)用(yong)實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)磁(ci)勢(shi)平(ping)衡(heng)作(zuo)用(yong)，變(bian)壓(ya)器(qi)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)磁(ci)勢(shi)平(ping)衡(heng)作(zuo)用(yong)實(shi)現(xian)了(le)初(chu)次(ci)級(ji)的(de)能(neng)量(liang)傳(chuan)遞(di)。由(you)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)不(bu)消(xiao)耗(hao)功(gong)率(lv)，且(qie)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)可(ke)以(yi)忽(hu)略(lve)不(bu)計(ji)，所(suo)以(yi)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)很(hen)高(gao)，而(er)且(qie)A／D轉換器的輸入端不允許有很大的附加噪聲。因此，選擇T1—6T型變壓器來隔離並驅動後級A／D轉換器。

 

B、A/D轉換器的選擇

 

在選用A／D轉換器時，主要考慮其驅動電路性能以及跟隨放大功能。為此
，根據所需供電電壓、帶寬速率及電路簡化原則
，初步選用AD8051型A／D轉換器。采用電壓反饋電路，要使輸出幅值與輸入幅值不變，可根據電壓負反饋：Auf=U0/UI=1+9RF/R，因此通過A／D轉換器將其放大2倍
，但A138051速率較AD818的速率低，波形也有一定的延遲。圖6示出采用AD8051器件的輸出電壓u1和采用AD818器件的輸出電壓u2debijiao。dangpinlvzaigaopinduanbuduanshenggaoshi，texingzukanghuijianjinyugudingzhi。genjudaiweinanzhongduanpipeishuruzukangzhongliangdianzudebinglianzhiyuchuanshuxiantexingzukangxiangpipeideyuanze，yingzaichuanshuxiandelingyiduanlianjieyuzhipipeidedianzu，qizuzhiweichuanshuxiandetexingzukangzhi。shejizhong，chuanshuxiandezukangwei50Ω，這樣在傳輸終端匹配電阻與源端電阻50Ω匹配後形成分壓，最後輸出值與原輸入相同，但有約20ns的延遲。

 

C
、結語

 

研yan究jiu長chang線xian傳chuan輸shu阻zu抗kang匹pi配pei的de關guan鍵jian在zai於yu建jian立li匹pi配pei模mo型xing和he計ji算suan阻zu抗kang。由you於yu阻zu抗kang的de計ji算suan誤wu差cha會hui大da大da影ying響xiang信xin號hao的de傳chuan輸shu，所suo以yi在zai阻zu抗kang不bu匹pi配pei的de情qing況kuang下xia，將jiang導dao致zhi信xin號hao數shu據ju誤wu碼ma或huo重zhong傳chuan。經jing實shi驗yan驗yan證zheng，即ji使shi1％dezhongchuanlv，yehuizengdaleidaxinhaomaichongdewucha，zaochengshujubuzhunque。shiyanyanzhenglesuotigongdechangxianchuanshupipeifangfashixingzhiyouxiaode
，taduiceshixitongjishuzaizukangpipeizhongdeyingyong
，yijikongzhihefenxitezhengzukangjuyouyidingdecankaojiazhi。

 

 

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