什么是阻抗

阻抗分三种，电阻、电容、电感，三者阻抗表达式如下：

  

 

	符号	单位	表达式	备注
电阻	R	欧姆 Ω		电压电流相位相同
电容	C	法拉 F		电压相位落后电流90度
电感	L	亨利 H		电压相位超前电流90度
阻抗	Z	欧姆 Ω		wL-1/wC < 0 称为容性负载 wL-1/wC > 0 称为感性负载

 

在具有电阻、电感和电容的电路里，各个元器件对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗，其单位是欧姆，用符号Z表示，是一个复数，实部称为电阻，虚部为电抗。其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。我们常说的负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”。

如果则称为容性负载;如果则称为感性负载。

 

传输线与特征阻抗

在射频领域，用来传输高速信号的线缆叫做传输线，实际上就是有长度的两根导线，所谓的有长度，就是指我们无法忽略导线长度对信号带来的影响，或者说相对于传输信号的波长来说，线长度不可忽略。

常见的传输线有以下几种：

双绞线，我们平时用的RJ45口的网线就属于双绞线

同轴线，常见的射频电缆一般都属于同轴线，如BNC线

微带线，一般的PCB表层高速走线都是属于微带线

带状线，一般的PCB内层高速走线都是属于带状线。

 

一个高速信号从左边输入以一定速度经过这段导线，在一定位置信号会感受到传输线阻抗的作用，通常把这个感受到的阻抗叫做传输线在某个位置的瞬时阻抗，其值大小为：

其中//代表并联运算，对于一根同轴线来说在这里电阻电感其实是很小的主要起作用的是电容的功劳，因此某种程度上传输线本身可以当做一个电容来看待。如果在某个位置的电容偏大的话，这个位置的瞬时阻抗也就越小。如果这条传输线是一条均匀的传输线，它在每一个位置的瞬时阻抗都是相同的，我们把这个固定的阻抗值叫做传输线的特征阻抗。我们常说的射频线的特征阻抗50Ω，75Ω等就是这个意思。

Ref：Transmission line

2.反射

高速信号在传输线上传输遇到阻抗不连续的地方就会产生反射(比如发送端与传输线之间、传输线与接收端之间阻抗不匹配)，就会产生反射。反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关，可以用如下公式计算反射系数：(其中Z0为传输线特征阻抗，Z1位终端阻抗)

而反射会导致过冲，振铃，抖动，会影响上升沿，下降沿等，如下图所示：

关于反射详细原理及如何产生过冲振铃这里就不多说了，可以参考如下文章：

Ref：信号反射的几个重要体现（过冲、下冲、振铃）及电路设计

Ref：关于传输线的反射原理的详细解析

Ref：Reflection coefficient

3.阻抗匹配

反射是我们不希望产生的，为了尽量避免反射我们就要尽量做到信号链路上阻抗的连续性，比如信号源与传输线阻抗的相等，传输线与终端负载的阻抗相等，这就是阻抗匹配的概念。

阻抗不匹配对信号影响

1.匹配情况下功率发射效率达到最大，否则发射效率变小

2.不匹配情况下产生

http://m.elecfans.com/article/646558.html

对低频信号影响？

高速数字信号影响？

对高速射频信号影响？

 

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在信号完整性方面，阻抗不匹配可能带来什么影响

简单的说，阻抗不匹配会产生反射。而反射会导致过冲，振铃，抖动，会影响上升沿，下降沿等。
在高频电路中，当发送端与传输线之间、传输线与接收端之间阻抗不匹配时，就会产生反射。
一般来说，接收端的阻抗高于传输线的阻抗，根据反射原理，该处的反射信号与传来的信号相位相同，因而会使得接收端的信号电平增强；
而发送端的阻抗低于传输线的阻抗，根据反射原理，该处的反射信号与传来的信号相位相反，因而使得反射信号重新传往接收端。
当传输线的阻抗较小时，其衰减作用抵不过反射的影响，到达接收端的信号在上升阶段的末期以及下降阶段的末期都会产生振铃式的过冲现象。其中，在上升阶段的末期产生
的超过1的过冲，叫做上冲；在下降阶段的末期产生的低于0的过冲，叫做下冲。
如果发生了过冲振铃，要使信号为1时的电平稳定在其对应的临界值以上，或者要使信号为
0时的电平稳定在其对应的临界值以下，无疑需要一段时间的等待。
否则，无论是微处理器利用未稳定下来的信号读人，还是存储器利用未稳定下来的信号写入，都容易产生误动。
可能过下面的路径，详细了解反射的形成及其影响：
http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/show.aspx?id=949

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2.反射理论与阻抗失配

3.阻抗匹配

4.阻抗匹配方法一二三（串联终端匹配、并联终端匹配）

5.信号源与示波器测量阻抗设置

6.TDR测量原理

 

端接电阻的作用

串联终端匹配后的信号传输具有以下特点：

A、由于串联匹配电阻的作用，驱动信号传播时以其幅度的50％向负载端传播；？？

B、信号在负载端的反射系数接近＋1，因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的50％。

C、反射信号与源端传播的信号叠加，使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同；

D、负载端反射信号向源端传播，到达源端后被匹配电阻吸收；？？

E、反射信号到达源端后，源端驱动电流降为0，直到下一次信号传输。？？

相对并联匹配来说，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。

 

 

阻抗是电阻加电抗，传输线50欧姆阻抗电抗成分更重要，所以做TDR测试的时候需要用高速信号

如果信号波长远远大于电缆长度，即电缆长度可以忽略的时候就乌苏考虑阻抗匹配了

 

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。

 

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。

 

 

 

 

怎样根据上升沿时间估计等效信号频率？

 

阻抗匹配四种处理方式

https://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_line

https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_termination

https://blog.csdn.net/ZQ07506149/article/details/82954747

 

 

标签：反射,阻抗,传输线,电阻,阻抗匹配,信号,匹配,源端
来源： https://www.cnblogs.com/azxh/p/12545139.html