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电路中的输入阻抗和输出阻抗

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发表于 2015-7-8 19:20:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
输入阻抗和输出阻抗
一个电路的输入阻抗是指从电路输入端看进去的阻抗,例如图1a中从aa'端向右看过去的阻抗Zi。对于一般常见的电路,如果在它的输入端加上一个具有内阻Rs的信号电源Es,测得输入端的电压是Ui,输入电流是Ii,那末这个电路的输入阻抗就是Zi=Ui/Ii。因此,对于信号源来说,加上图la中aa′端右边的电路就和加上一个阻抗Zi一样,如图1b所示。
输入阻抗.png
一个电路的输出阻抗是指从电路输出端看进去的阻抗。例如,如果在图1a电路的输出端不接负载ZH,而是接一个内阻为R的电源E,在输入端除去信号源Es;而只是把信号源的内阻Rs留在那里,就成为如图2那样的电路。图中输出端电压U0和电流I0之比,就是这个电路的输出阻抗Z0;即Z0=U0/I0。从负载的角度来看,这个电路是负载的信号源,而输出阻抗就相当于这个信号源的内阻抗。
输出阻抗.png
输入阻抗和输出阻抗的意义非常重要。大家知道,实际的无线电设备都是由好几个电路部分组成的。当一个设备中的前一级电路和后一级电路连接时,或者是一个无线电设备和另一设备连接时,各级之间或不同设备之间就会相互发生影响。如果不很好考虑前后电路的输出输入阻抗的话,将会破坏各电路的最佳工作状态,使电路的工作效率降低,性能变坏,甚至使电路不能工作。下面分别从几个主要方面略加介绍。

1.最大功率传输问题。
大家知道,当一个负载接到电源上时,只有当负载阻抗等于电源内阻时,才能从电源得到最大的功率。当两级电路连接起来时,对后一级来说,前一级的输出阻抗就相当于信号电源的内阻;而对前一级来说,后一级的输入阻抗就相当于它的负载阻抗。所以为了得到最大的功率传输,就要使后一级的输入阻抗等于前一级的输出阻抗。否则传输到后一级的功率就要减小。

2.频率特性问题。
如果一个电路的输入阻抗,例如图1中的Zi,是随着频率而变化的,那么,虽然信号源的Es的幅度和Rs保持不变,输入电压Ui也是要随着频率而变化的(因力Ui=EsZi/(Rs+Zi))。这样就产生了频率失真。
例如有一个电唱机,拾音器和电子管放大器的输入端相接。由于电子管极间电容的影响,它的输入阻抗为电容性的,可表示成图3那样。Ci表示电子管输入端的等效电容,它的电抗为Xci=1/2пfci,这里f是信号的频率。由于Xci是随着频率的增高而减小,所以由Rg和Ci并联而形成的输入阻抗Zi也随着频率的增高而减小。这就是说,即使从拾音器输出的各频率的电压完全相同,但加至电子管输入端的电压却是随着频率的升高而降低的。

3.输出电压的稳定问题。
前面说过,对于负载ZH来说,前一级电路就相当一个信号源。这个信号源可以象图4那样用一个等效电源Es和内阻Zs来表示。这里Es等于信号源在无负载时,即输出端aa′开路时所量得的电压,Zs等于电路的输出阻抗。在图4的电路中,如果ZH是固定不变的话,那末UH当然也固定不变。但是如果ZH随着时间而变化(例如有线广播线路按入的喇叭有时多有时少),或随频率而变化(如一般收音机中的喇叭),那末,输出电流IH=Es/(Zs+ZH)就要变化,这个电流通过内阻的电压降也要变化,因而使输出电压UH不稳定。很明显,输出阻抗Zs越小,同样的IH变化在Zs上产生的电压降变化越小,输出电压UH的变化也越小,也就是输出电压UH越稳定。如果Zs=0,那末不论ZH如何变化,输出电压总是保持不变,并等于Es。因此,为了保征输出电压稳定,常常希望电路的输出阻抗越小越好。例如在有线广播机中,常常利用负反馈来减小有效输出阻抗,使输出电压保持稳定。
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