本文首要介绍的是阻抗匹配，首要介绍了阻抗匹配条件，其次论述了怎么了解阻抗匹配及常见阻抗匹配的办法，最终介绍了pcb阻抗匹配怎么核算，详细的跟从小编一起来了解一下。
阻抗匹配简介
阻抗匹配是指在能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗持平，此刻的传输不会发作反射，这表明一切能量都被负载吸收了。反之则在传输中有能量丢失。在高速PCB规划中，阻抗的匹配与否联系到信号的质量好坏。
阻抗匹配条件
①负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角别离持平，这时在负载阻抗上能够得到无失真的电压传输。
②负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模持平而辐角之和为零。这时在负载阻抗上能够得到最大功率。这种匹配条件称为共轭匹配。假如信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是同等的。
阻抗匹配是指负载阻抗与鼓励源内部阻抗相互适配，得到最大功率输出的一种作业状况。关于不同特性的电路，匹配条件是不相同的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于鼓励源内阻时，则输出功率为最大，这种作业状况称为匹配，不然称为失配。
当鼓励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻有必要满意共扼联系，即电阻成份持平，电抗成份绝对值持平而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。
阻抗匹配（Impedance matching）是微波电子学里的一部分，首要用于传输线上，来达至一切高频的微波信号皆能传至负载点的意图，不会有信号反射回来源点，然后提高动力效益。史密夫图表上。电容或电感与负载串联起来，即可添加或削减负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实数电阻的圆圈走动。假如把电容或电感接地，首要图表上的点会以图中心旋转180度，然后才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。重覆以上办法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗力变为零完结匹配。
怎样了解阻抗匹配
阻抗匹配是指信号源或许传输线跟负载之间的一种适宜的调配办法。阻抗匹配分为低频和高频两种状况评论。
咱们先从直流电压源驱动一个负载下手。由于实践的电压源，总是有内阻的，咱们能够把一个实践电压源，等效成一个抱负的电压源跟一个电阻r串联的模型。假定负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么咱们能够核算出流过电阻R的电流为：I=U/（R+r），能够看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U*［1+（r/R）］，能够看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。再来核算一下电阻R耗费的功率为：
P=I*I*R=［U/（R+r）］*［U/（R+r）］*R=U*U*R/（R*R+2*R*r+r*r）
=U*U*R/［（R-r）*（R-r）+4*R*r］
=U*U/{［（R-r）*（R-r）/R］+4*r}
关于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由咱们来挑选的。留意式中［（R-r）*（R-r）/R］，当R=r时，［（R-r）*（R-r）/R］可获得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U*U/（4*r）。即，当负载电阻跟信号源内阻持平时，负载可获得最大输出功率，这便是咱们常说的阻抗匹配之一。关于纯电阻电路，此定论相同适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或理性阻抗时，定论有所改动，便是需求信号源与负载阻抗的的实部持平，虚部互为相反数，这叫做共厄匹配。在低频电路中，咱们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的状况，由于低频信号的波长相关于传输线来说很长，传输线能够看成是“短线”，反射能够不考虑（能够这么了解：由于线短，即便反射回来，跟原信号仍是相同的）。从以上剖析咱们能够得出定论：假如咱们需求输出电流大，则挑选小的负载R；假如咱们需求输出电压大，则挑选大的负载R；假如咱们需求输出功率最大，则挑选跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有别的一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下规划的，假如负载条件改动了，则或许达不到本来的功能，这时咱们也会叫做阻抗失配。
在高频电路中，咱们还有必要考虑反射的问题。当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度能够比较时，反射信号叠加在原信号大将会改动原信号的形状。假如传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配（持平）时，在负载端就会发作反射。为什么阻抗不匹配时会发作反射以及特征阻抗的求解办法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这儿咱们不细说了，有爱好的可参看电磁场与微波方面书本中的传输线理论。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及资料决议的，而与传输线的长度，以及信号的起伏、频率等均无关。例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75欧，而一些射频设备上则常用特征阻抗为50欧的同轴电缆。别的还有一种常见的传输线是特性阻抗为300欧的扁平平行线，这在乡村运用的电视天线架上比较常见，用来做八木天线的馈线。由于电视机的射频输入端输入阻抗为75欧，所以300欧的馈线将与其不能匹配。
实践中是怎么处理这个问题的呢？不知道咱们有没有留意到，电视机的附件中，有一个300欧到75欧的阻抗转化器（一个塑料包装的，一端有一个圆形的插头的那个东东，大概有两个大拇指那么大的）？它里边其实便是一个传输线变压器，将300欧的阻抗，变换成75欧的，这样就能够匹配起来了。这儿需求着重一点的是，特性阻抗跟咱们一般了解的电阻不是一个概念，它与传输线的长度无关，也不能经过运用欧姆表来丈量。为了不发作反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该持平，这便是传输线的阻抗匹配。假如阻抗不匹配会有什么不良后果呢？假如不匹配，则会构成反射，能量传递不过去，下降功率；会在传输线上构成驻波（简略的了解，便是有些当地信号强，有些当地信号弱），导致传输线的有用功率容量下降；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。假如是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会发作震动，辐射搅扰等。
当阻抗不匹配时，有哪些办法让它匹配呢？榜首，能够考虑运用变压器来做阻抗转化，就像上面所说的电视机中的那个比如那样。第二，能够考虑运用串联/并联电容或电感的办法，这在调试射频电路经常运用。第三，能够考虑运用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低，能够串联一个适宜的电阻来跟传输线匹配，例如高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接纳器的输入阻抗则比较高，能够运用并联电阻的办法，来跟传输线匹配，例如，485总线接纳器，常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。
为了协助咱们了解阻抗不匹配时的反射问题，我来举两个比如：假定你在操练拳击——打沙包。假如是一个分量适宜的、硬度适宜的沙包，你打上去会感觉很舒畅。可是，假如哪一天我把沙包做了四肢，例如，里边换成了铁沙，你仍是用曾经的力打上去，你的手或许就会受不了了——这便是负载过重的状况，会发作很大的反弹力。相反，假如我把里边换成了很轻很轻的东西，你一出拳，则或许会扑空，手也或许会受不了——这便是负载过轻的状况。另一个比如，不知道咱们有没有过这样的阅历：便是看不清楼梯时上/下楼梯，当你认为还有楼梯时，就会呈现“负载不匹配”这样的感觉了。当然，或许这样的比如不太恰当，但咱们能够拿它来了解负载不匹配时的反射状况。
常见阻抗匹配的办法
1、串联终端匹配
在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R，使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，按捺从负载端反射回来的信号发作再次反射。
匹配电阻挑选准则：匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和等于传输线的特征阻抗。常见的CMOS和TTL驱动器，其输出阻抗会随信号的电平巨细改变而改变。因而，对TTL或CMOS电路来说，不或许有非常正确的匹配电阻，只能折中考虑。链状拓扑结构的信号网路不适合运用串联终端匹配，一切的负载有必要接到传输线的结尾。
串联匹配是最常用的终端匹配办法。它的长处是功耗小，不会给驱动器带来额定的直流负载，也不会在信号和地之间引进额定的阻抗，并且只需求一个电阻元件。
常见使用：一般的CMOS、TTL电路的阻抗匹配。USB信号也采样这种办法做阻抗匹配。
2、并联终端匹配
在信号源端阻抗很小的状况下，经过添加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，到达消除负载端反射的意图。完成方法分为单电阻和双电阻两种方法。
匹配电阻挑选准则：在芯片的输入阻抗很高的状况下，对单电阻方法来说，负载端的并联电阻值有必要与传输线的特征阻抗附近或持平；对双电阻方法来说，每个并联电阻值为传输线特征阻抗的两倍。
并联终端匹配长处是简略易行，清楚明了的缺陷是会带来直流功耗：单电阻办法的直流功耗与信号的占空比严密相关；双电阻办法则不管信号是高电平仍是低电平都有直流功耗，但电流比单电阻办法少一半。
常见使用：以高速信号使用较多。
（1）DDR、DDR2等SSTL驱动器。选用单电阻方法，并联到VTT（一般为IOVDD的一半）。其间DDR2数据信号的并联匹配电阻是内置在芯片中的。
（2）TMDS等高速串行数据接口。选用单电阻方法，在接纳设备端并联到IOVDD，单端阻抗为50欧姆（差分对间为100欧姆）。
