輸出阻抗

輸入阻抗和輸出阻抗在很多地方都用到，非常重要。

首先，輸入阻抗和輸出阻抗是相對(duì)的，我們先要明白阻抗的意思。

阻抗，簡(jiǎn)單的說就是阻礙作用，是廣義上的等效電阻。

引入輸入阻抗和輸出阻抗這兩個(gè)詞，最大的目的是在設(shè)計(jì)電路中，要提高效率，即要達(dá)到阻抗匹配，達(dá)到最佳效果。

有了輸入輸出阻抗這兩個(gè)詞，還可以方便兩個(gè)電路獨(dú)立的分開來設(shè)計(jì)。當(dāng)A電路中輸入阻抗和B電路的輸出阻抗相同(或者在一定范圍)時(shí)，兩個(gè)電路就可不作任何更改，直接組合成一個(gè)更復(fù)雜的電路(或者系統(tǒng))。

由上也可以得出:輸入阻抗和輸出阻抗實(shí)際上就是等效電阻，單位與電阻相同。

輸出阻抗就是一個(gè)信號(hào)源的內(nèi)阻，阻抗越小，驅(qū)動(dòng)更大負(fù)載的能力就越高。輸出阻抗是在出口處測(cè)得的阻抗。輸出阻抗對(duì)電路的影響 無論信號(hào)源或放大器還有電源，都有輸出阻抗的問題。對(duì)于一個(gè)理想的電壓源(包括電源)，內(nèi)阻應(yīng)該為0，或理想電流源的阻抗應(yīng)當(dāng)為無窮大?，F(xiàn)實(shí)中的電壓源，則做不到這一點(diǎn)，常用一個(gè)理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻r的方式來等效一個(gè)實(shí)際的電壓源。這個(gè)跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r就是信號(hào)源/放大器輸出/電源的內(nèi)阻了。當(dāng)這個(gè)電壓源給負(fù)載供電時(shí)，就會(huì)有電流I從這個(gè)負(fù)載上流過，并在這個(gè)電阻上產(chǎn)生I×r的電壓降。這將導(dǎo)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(gè)理想的電流源，輸出阻抗應(yīng)該是無窮大，但實(shí)際的電路是不可能的。

輸入阻抗和輸出阻抗在很多地方都用到，非常重要。輸入阻抗和輸出阻抗是相對(duì)的，我們先要明白阻抗的意思。

阻抗，簡(jiǎn)單的說就是阻礙作用，是廣義上的等效電阻，單位與電阻相同。

我們以打沙包為例來理解阻抗:

假如您是一名拳擊運(yùn)動(dòng)員，您肯定知道，在練習(xí)拳擊時(shí)，沙包里面的沙是有講究的，一個(gè)重量合適、硬度合適的沙包，您打上去會(huì)感覺很舒服。但是，如果哪一天我把沙包做了手腳，例如，里面換成了鐵沙，您還是用以前的力打上去，沙包變重了，打不動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的反彈力，您的手可能就會(huì)受不了。相反，如果我把里面換成了很輕的東西，如棉花，您一出拳，則可能會(huì)撲空，手也可能會(huì)脫臼，也受不了。

其實(shí)，這就是一個(gè)阻抗的典型表現(xiàn)。您相當(dāng)于是能量源，沙包就相當(dāng)于負(fù)載，里面裝的東西相當(dāng)于負(fù)載的阻抗，因?yàn)樯嘲旧碜杩沟拇嬖?，所以您作為能量源，要輸出力，或者說輸出能量，才可以將沙包這個(gè)負(fù)載移動(dòng)。

• 電壓源驅(qū)動(dòng)的電路

所謂電壓源驅(qū)動(dòng)，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(fù)載供電。

一個(gè)類似于能量源的電壓源U，加到負(fù)載的兩端，產(chǎn)生的電流I，那么負(fù)載的阻抗Rin就是U/I。負(fù)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(fù)載消耗的能量就越小;這里負(fù)載的阻抗就是負(fù)載的輸入阻抗。

• 電流源驅(qū)動(dòng)的電路

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

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

與輸入阻抗相對(duì)應(yīng)的，是輸出阻抗。

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

• 電壓源驅(qū)動(dòng)的電路

電壓源在加到負(fù)載上時(shí)，除了在負(fù)載端消耗能量，自身也會(huì)產(chǎn)生能量的消耗，這里是因?yàn)殡妷涸丛谳敵瞿芰康臅r(shí)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(fù)載端電壓為Ur，負(fù)載R，電流為I=U/(Rout+R)，負(fù)載端電壓Ur=I*R=U*R/(Rout+R)，負(fù)載產(chǎn)生的功率為P=Ur*I=U*R/(Rout+R)。由此公式可知，輸出阻抗越小，驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力越大。

• 電流源驅(qū)動(dòng)的電路

對(duì)于電流源驅(qū)動(dòng)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(fù)載R上，由此可知，負(fù)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?yàn)镮=Ir+In通過推導(dǎo)可知Ur=I* Rout * R /( Rout+R)，負(fù)載端功率:

P=Ur*Ir=Ur/Rout=I*Rout*R/( Rout+R)= I *R/( Rout+R/Rout+2R)

由此可知，在Rout=R時(shí)，外端負(fù)載P最大。因此，對(duì)于恒流源負(fù)載，要想獲得最大功率，需要將負(fù)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(gè)值。

引入輸入阻抗和輸出阻抗這兩個(gè)詞，最大的目的是在設(shè)計(jì)電路中，要提高效率，即要達(dá)到阻抗匹配，達(dá)到最佳效果。

有了輸入輸出阻抗這兩個(gè)詞，還可以方便兩個(gè)電路獨(dú)立的分開來設(shè)計(jì)。當(dāng)A電路中輸入阻抗和B電路的輸出阻抗相同(或者在一定范圍)時(shí)，兩個(gè)電路就可不作任何更改，直接組合成一個(gè)更復(fù)雜的電路(或者系統(tǒng))。