一、阻抗变换器简介
阻抗匹配是无线电威廉希尔官方网站 中常见的一种工作状态,它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系.当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输.反之,当电路阻抗失配时,不但得不到最大的功率传输,还可能对电路产生损害.
阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间,等等.例如,扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配,不匹配时,扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器.如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗,扩音机就处于过载状态,其末级功率放大管很容易损坏.反之,如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多,会引起输出电压升高,同样不利于扩音机的工作,声音还会产生失真.因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好.
为使其阻抗匹配,需采用阻抗变换器进行匹配。常用阻抗变换器的同轴线阻抗变换器有直线渐变式和阶梯式两种。使入端阻抗与出端阻抗形成一定关系的二端口网络。1954年J.G.林维尔把负阻抗变换器用于有源滤波器并建立了有关理论。随着集成电路威廉希尔官方网站 的进步,使用集成运算放大器构成阻抗变换器,已成为阻抗变换器有源滤波器设计的基该方法。
二、阻抗变换器种类
广义阻抗变换器
对于图1的二端口网络,输入电压U1(s)、输入电流I1(s)与输出电压U2(s)、输出电流I2(s)的关系,可根据电路传输方程写为 (1)式中参数A、B、C、D由网络的结构、元件性质和数值决定。若一网络的构成使得这四个参数中B=C=0,但A、D厵0,那么这个网络的输入阻抗Zi(s)将为 (2)式中f(s)=A/D,称为变换因子,是复频率变量s的函数。式(2)反映输入阻抗Zi(s)与负载阻抗ZL(s)有一定比例的变换关系。
图一
阻抗变换器
在有源网络中常用的负阻抗变换器(NIC),也是一种广义阻抗变换器,只是它的变换因子f(s)是负实常数,使接在网络一侧的阻抗被变换为另一侧的负阻抗,因而可用以作为负阻元件。
广义阻抗倒量器
对于图1的二端口网络的四个参数,若A=D=0,但B、C厵0,那么两个端口上的阻抗关系将为 (3)它表示从一个端口看进去的阻抗 Zi(s)与另一端口跨接的负载ZL(s)成倒数关系。式中g(s)=B/C,称为倒量变换因子。广义阻抗倒量器是B.D.H.特勒根于1948年首先提出的。网络结构不同,由它所决定的参数B、C也不同,因而可以获得不同类型的阻抗倒量特性。
图2a
回转器
一种常用的阻抗倒量器,它的网络参数B=r,C=1/r,倒量变换因子g(s)=B/C=r2。式中r为正实常数,称为回转电阻。当在回转器的一个端口上接电容器C 时,其另一个端口的阻抗将呈感抗特性,即依式(3)有 (4)式中称为interwetten与威廉的赔率体系 电感值。如C=1微法,r=10千欧,即可用以模拟一个100亨的电感器。
阻抗变换器的变换内容和电路形式很多。图2a是由运算放大器组成的一种典型的 GIC电路。若运算放大器是理想的,则该电路的输入阻抗为 (5)若将图中的Z1、Z2、Z3分别换为电阻R1、R2、R3,且以电容器C 取代Z4并使负载为纯电阻RL,则这一电路就变成图2b的形式,其输入阻抗为 (6)它相当于接地电感器,其等效电感。
阻抗变换器
若图2a的Z2、Z3、Z4分别换为电阻R2、R3、R4,且以电容器C1取代Z1并负载为纯电容CL,则这一电路就变成图2c的形式,其输入阻抗为 (7)当s=jw时, (8)它是一种与频率的平方成反比的负电阻,称为频变负阻(FDNR),是有源网络中的又一种二端口元件。
用两个运算放大器可实现回转器电路。若运算放大器为理想器件,且负载端接电容器C,则从输入端看进去的输入阻抗等效为一个电。此外,用来实现阻抗变换的网络元件尚可举出变压器、射极跟随器和各种传输线元件。
评论
查看更多