阻抗定義

　　在具有電阻、電感和電容的電路里，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成，但不是三者簡單相加。阻抗的單位是歐。在直流電中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻，世界上所有的物質都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體，如金屬等;電阻極大的物質稱作絕緣體，如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導體叫做半導體，而超導體則是一種電阻值幾近于零的物質。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外，電容及電感也會阻礙電流的流動，這種作用就稱之為電抗，意即抵抗電流的作用。

　　電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗，簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆，而其值的大小則和交流電的頻率有關系，頻率愈高則容抗愈小感抗愈大，頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題，具有向量上的關系式，因此才會說：阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對于一個具體電路，阻抗不是不變的，而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯電路中，電路的阻抗一般來說比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。在電感和電容并聯電路中，諧振的時候阻抗增加到最大值，這和串聯電路相反。

　　阻抗在電路中什么作用

　　阻抗是表示元件性能或一段電路電性能的物理量。交流電路中一段無源電路兩端電壓峰值（或有效值）Um與通過該電路電流峰值（或有效值）Im之比稱為阻抗，用z表示，單位為歐姆（Ω）。在U一定的情況下，z越大則I越小，阻抗對電流有限制的作用。

　　在電流中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻。除了超導體外，世界上所有的物質都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體，如金屬等；電阻極大的物質稱作絕緣體，如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導體叫做半導體，而超導體則是一種電阻值等于零的物質，不過它要求在足夠低的溫度和足夠弱的磁場下，其電阻率才為零。

　　在直流電和交流電中，電阻對兩種電流都有阻礙作用；作為常見元器件，除了電阻還有電容和電感，這兩者對交流電和直流電的作用就不像電阻那樣都有阻礙作用了。電容是“隔直通交”，就是對直流電有隔斷作用，就是直流不能通過，而交流電可以通過，而且隨著電容值的增大或者交流電的增大，電容對交流電的阻礙作用越小，這種阻礙作用可以理解為“電阻”，但是不等同于電阻，這是一種電抗，電抗和電阻單位一樣，合稱“阻抗”。當然，準確的說，“阻抗”應該有三個部分，除了這兩個，就是“感抗”。感抗就是電感對電流的阻礙作用，和電容不同，電感對直流電無阻礙作用（如果嚴謹的研究的話，在通電達到飽和之前的那個短暫的幾毫秒的暫態內，也是有阻礙的）對交流有阻礙作用，感抗的單位和容抗以及電阻的單位都一樣是歐姆。

　　阻抗計算公式

　　Z= R+i（ ωL–1/（ωC））

　　說明：負載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類型的復物，復合后統稱“阻抗”，寫成數學公式即是：阻抗Z= R+i（ωL–1/（ωC））。其中R為電阻，ωL為感抗，1/（ωC）為容抗。

　?。?）如果（ωL–1/ωC） 》 0，稱為“感性負載”；

　　（2）反之，如果（ωL–1/ωC） 《 0稱為“容性負載”。

　　電路阻抗大好還是小好

　　不同的電路環境對輸入和輸出阻抗的要求是不同的。不簡單地用大小來說明。

　　比如在弱信號放大電路的輸入電路，就要求是輸入電阻越大越好但是在功率承接轉換電路中它的輸入電路就不是這樣了，它要示的是阻抗匹配，也就是盡量叫輸入阻抗等于前接電路的輸出阻抗！輸出阻抗也不都是越小越好。大家都知道帶動喇叭的輸出電路它的輸出阻抗也是等于喇叭的電阻是最好的。

　　電路中的阻抗匹配詳解

　　阻抗匹配是指負載阻抗與信號源內部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態，是無線電技術中常見的一種工作狀態，它反映了輸入電路與輸出電路之間的功率傳輸關系。電路中的陽抗匹配可分為純電阻電路匹配和電抗電路匹配，還可以分為低頻匹配和高頻匹配。下面對純電阻電路和電抗電路的阻抗匹配問題分別進行簡要的分析。

　　1、純電阻電路的阻抗匹配

　　在電路基礎中曾講述這樣一個問題：把一個電阻為R的用電器，接在一個電動勢為E、內阻為r的電池組上，在什么條件下電源輸出的功率最大呢？當外電阻等于內電阻時，電源對外電路輸出的功率最大，這就是純電阻電路的功率匹配。假如換成交流電路，同樣也必須滿足R=r這個條件電路才能匹配。對于純電阻電路，此結論同樣適用于低頻電路及高頻電路。

　　2、電抗電路的阻抗匹配

　　電抗電路要比純電阻電路復雜，電路中除了電阻外還有電容和電感元件，并工作于低頻或高頻交流電路。在電抗電路中，要做到匹配比純電阻電路要復雜一些，除了輸入和輸出電路中的電阻成分要求相等外，還要求電抗成分大小相等符號相反（共軛匹配）;或者電阻成分和電抗成分均分別相等（無反射匹配）。滿足上述條件即稱為阻抗匹配，負載即能得到最大的功率。在低頻電路中，我們一般不考慮傳輸線的匹配問題，只考慮信號源跟負載之間的情況，因為低頻信號的波長相對于傳輸線來說很長，傳輸線可以看成是“短線”，反射可以不考慮（可以這么理解：因為線短，即使反射回來，跟原信號還是一樣的）。如果我們需要輸出功率最大，則選擇跟信號源內阻匹配的負載電阻。有時阻抗不匹配還有另外一層意思，例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設計的，如果負載條件改變了，則可能達不到原來的性能，這時我們也會叫做阻抗失配。

　　在高頻電路中，我們還必須考慮反射的問題。當信號的頻率很高時，則信號的波長就很短，當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時，反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負載阻抗不相等（即不匹配）時，在負載端就會產生反射，能量傳遞不過去，降低效率;會在傳輸線上形成駐波（簡單的理解，就是有些地方信號強，有些地方信號弱），導致傳輸線的有效功率容量降低;功率發射不出去，甚至會損壞發射設備。如果是電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配時，會產生震蕩，輻射干擾等。為了不產生反射，負載阻抗跟傳輸線的特征阻抗應該相等，這就是傳輸線的阻抗匹配。

　　這里提到傳輸線的特征阻抗（也叫做特性阻抗），那什么是傳輸線的寺性阻抗呢？特性阻抗是在高頻信號傳輸領域產生的，我們知道傳輸需要傳輸線，傳輸線由導線和介質組成。人們在實踐和相關的理論研究中發現在高頻區域里，由于分布參數的影響傳輸線已經等效成為一個由若干個基本網絡單元組成的傳輸網絡，傳輸線的長短只是這種基本網絡單元的多少不同而已，對于同一個傳輸線而言，每一個網絡輸入輸出阻抗都是相同的，我們稱它為特性阻抗。在高頻頻段里這個特性阻抗是一個較氏的值，它是客觀存在而不是人為規定的，由傳輸線的結構以及料決定的，而與傳輸線的長度，以及信號的幅度、頻率等均無關。例如，常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75Q，而一些射頻設備上則常用特征阻抗為500的同軸電纜。另外還有一種常見的傳輸線是特性阻抗為300的扁平平行線，這在農村使用的電視天線架上比較常見，用來做八木天線的饋線。’

　　3、電路中阻抗匹配的必要性

　　阻抗匹配常見于各級放大電路之間、放大器與負載之間、測量儀器與被測電路之間、天線與接收機或發信機與天線之間等等。例如，擴音機的輸出電路與揚聲器之間必須做到陽抗匹配，不匹配時，擴音機的輸出功率將不能全部送至揚聲器。如果揚聲器的阻抗遠小于擴音機的輸出阻抗，擴音機就處于過載狀態，其末級功率放大管很容易損壞。反之，如果揚聲器的阻抗高于擴音機的輸出阻抗過多，會引起輸出電壓升高，同樣不利于擴音機的工作，聲音還會產生失真。因此擴音機電路的輸出阻抗與揚聲器的阻抗越接近越好。又例如，無線電發信機的輸出阻抗與饋線的阻抗、饋線與天線的阻抗也應達到一致。如果阻抗值不一致，發信機輸出的高頻能量將不能全部由天線發射出去。這部分沒有發射出去的能量會反射回來，產生駐波，嚴重時會引起饋線的絕緣層及發信機末級功放管的損壞。為了使信號和能量有效地傳輸，必須使電路工作在阻抗匹配狀態，即信號源或功率源的內阻等于電路的輸人阻抗，電路的輸出阻抗等于負載的阻抗。

　　那么是否什么時候都要考慮阻抗匹配？在普通的寬頻帶放大器中，因為輸出阻抗為50日，所以需要考慮在功率傳輸電路中進行阻抗匹配。但是，在實際使用中當傳輸線的長度遠遠小于信號波長時可忽略傳輸線的阻抗匹配問題只需考慮信號源和負載的阻抗匹配問題。例如，信號頻率為1MHz，其波長在空氣中為300m，在同軸電纜中約為200m，在通常使用的長度為1m左右的同軸電纜中，是不必考慮傳輸線的阻抗匹配。

　　4、實現阻抗匹配的方法

　　當阻抗不匹配時，有哪些辦法讓它匹配呢？第一，可以考慮使用變壓器來做阻抗轉換。例如：晶體管放大器與揚聲器之間通常接有輸出變壓器，放大器的輸出阻抗與變壓器的初級阻抗相匹配，變壓器的次級阻抗與揚聲器的阻抗相匹配。而變壓器通過初次級繞組的匝數比來變換阻抗比。第二，可以考慮使用串聯/并聯電容或電感的辦法，這在調試射頻電路時常使用。第三，可以考慮使用串聯/并聯電阻的辦法。一些驅動器的阻抗比較低，可以串聯一個合適的電阻來跟傳輸線匹配，例如高速信號線，有時會串聯一個幾十歐的電阻。而一些接必器的輸入阻抗則比較高，可以使用并聯電阻的方法，來跟傳輸線匹配。例如，485總線接收器，常在數據線終端并聯120歐的匹配電阻。

　　最后要說明一點，阻抗匹配僅適用于電子電路。因為電子電路中傳輸的信號功率本身較弱，需用匹配來提高輸出功率。而在電工電路中一般不考慮匹配，否則會導致輸出電流過大，損壞用電器。