廣東可易亞半導體科技有限公司

國家高新企業(yè)

cn en

應用領域

輸入阻抗和輸出阻抗的分析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2021-04-09 

分享到:

輸入阻抗和輸出阻抗的分析-KIA MOS管


輸入阻抗、輸出阻抗

輸入阻抗(input impedance)是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。


在同樣的輸入電壓的情況下,如果輸入阻抗很低,就需要流過較大電流,這就要考驗前級的電流輸出能力了;而如果輸入阻抗很高,那么只需要很小的電流,這就為前級的電流輸出能力減少了很大負擔。所以電路設計中盡量提高輸入阻抗。


輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什么兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。


對于電壓驅(qū)動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅(qū)動,也不會對信號源有影響;而對于電流驅(qū)動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。


因此,我們可以這樣認為:如果是用電壓源來驅(qū)動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅(qū)動的,則阻抗越小越好(注:只適合于低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮阻抗匹配問題。


電壓源驅(qū)動的電路


輸入阻抗 輸出阻抗


所謂電壓源驅(qū)動,可以理解為沒有內(nèi)阻且總是充滿能量的恒壓電池作為能量源,給負載供電。


一個類似于能量源的電壓源U,加到負載的兩端,產(chǎn)生的電流I,那么負載的阻抗Rin就是U/I。


負載上消耗的功率P=UI=U/Rin,由公式可知,這里的Rin總是起到減少電流I的作用,Rin越大,負載消耗的能量就越??;這里負載的阻抗就是負載的輸入阻抗。


電流源驅(qū)動的電路

與電壓源驅(qū)動的電路正好相反,電流源驅(qū)動可以理解為一個電流恒定的能量源I,給負載供電。


由歐姆定律可知,產(chǎn)生的電壓為U=I*Rin,負載消耗的功率為P=U*I=I*I*Rin,由公式可知,這里負載輸入阻抗Rin起到增大功率的作用,恒流源驅(qū)動的電路,電阻越大,負載兩端電壓越高,消耗的功率越大。


輸出阻抗

輸出阻抗(output impedance) 含獨立電源網(wǎng)絡輸出端口的等效電壓源(戴維南等效電路)或等效電流源(諾頓等效電路)的內(nèi)阻抗。其值等于獨立電源置零時,從輸出端口視入的輸入阻抗。


無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內(nèi)阻。本來,對于一個理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應該為0,或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。


現(xiàn)實中的電壓源,則做不到這一點,常用一個理想電壓源串聯(lián)一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r就是信號源/放大器輸出/電源的內(nèi)阻了。


當這個電壓源給負載供電時,就會有電流I從這個負載上流過,并在這個電阻上產(chǎn)生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率。


同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的。


輸出阻抗,是指電路負載從電路輸出端口反著看進電路時電路所等效的阻抗,其實主要是針對能量源或者輸出電路來說的,是能量源在輸出端測到的阻抗,俗稱內(nèi)阻。


電壓源驅(qū)動的電路


輸入阻抗 輸出阻抗


電壓源在加到負載上時,除了在負載端消耗能量,自身也會產(chǎn)生能量的消耗,這里是因為電壓源在輸出能量的時候,內(nèi)部存在阻礙能量輸出的阻抗,比如電池的內(nèi)阻。


比如恒壓源U,輸出阻抗為Rout,負載端電壓為Ur,負載R,電流為I=U/(Rout+R),負載端電壓Ur=I*R=U*R/(Rout+R),負載產(chǎn)生的功率為P=Ur*I=U2*R/(Rout+R)2。由此公式可知,輸出阻抗越小,驅(qū)動負載的能力越大。


電流源驅(qū)動的電路


輸入阻抗 輸出阻抗


對于電流源驅(qū)動的電路,也存在輸出阻抗,輸出阻抗并聯(lián)在恒流源兩端。


電流源輸出恒定電流I,一部分In消耗在內(nèi)阻Rout上,剩余的電流Ir消耗在負載R上,由此可知,負載R上電壓為Ur=Ir*R,和內(nèi)阻Rout兩端電壓一致,即Ur=Ir*R=In*Rout,又因為I=Ir+In通過推導可知Ur=I* Rout * R /( Rout+R),負載端功率:


P=Ur*Ir=Ur2/Rout=I2*Rout*R2/( Rout+R)2= I2 *R2/( Rout+R2/Rout+2R)


由此可知,在Rout=R時,外端負載P最大。因此,對于恒流源負載,要想獲得最大功率,需要將負載的電阻值和電流源的內(nèi)阻匹配一致,即盡量趨近同一個值。



聯(lián)系方式:鄒先生

聯(lián)系電話:0755-83888366-8022

手機:18123972950

QQ:2880195519

聯(lián)系地址:深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天吉大廈CD座5C1


請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關注”官方微信公眾號

請“關注”官方微信公眾號:提供  MOS管  技術幫助