功率放大器的输入阻抗和输出阻抗的关系

时间：2022-12-27

输入阻抗（inputimpedance）主要是电路输入端的等效阻抗。如果我们在输入端加一个电压源U并在输入端测量电流I，则输入阻抗Rin为U/I。输入端可以被认为是一个电阻的两端，这个电阻的阻值就是输入阻抗。

对于相同的输入电压，如果输入阻抗很低，需要流过很大的电流，需要考验前级的电流输出能力。如果输入阻抗高，则需要的电流很小，大大减轻了前级电流输出能力的负担。因此，请在您的电路设计中增加输入阻抗。

输入阻抗与普通电抗元件没有区别，反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动电路，输入阻抗越大，电压源的负载越轻，就越容易驱动，不影响信号源。另一方面，对于电流驱动电路，输入阻抗越小，电流源的负载越轻。当由电压源驱动时，输入阻抗越大越好。当用电流源驱动时，阻抗越小越好，还要考虑阻抗匹配问题。

1、电压源驱动的电路

电压源驱动，可以理解为没有内阻，始终充满能量的恒压电池作为能量源，持续给负载供电。

如果将电压源U施加在负载两端以产生电流I，则负载阻抗Rin为U/I。负载消耗的功率为P=UI=U/Rin。从这个等式可以看出，Rin总是起到降低电流I的作用。Rin越大，负载消耗的能量越少。其中负载的阻抗是负载的输入阻抗。

2、电流源驱动的电路

电流源驱动电路和电压源驱动的相反，可以理解为电流恒定能量源I，为负载供电。

由欧姆定律可知，产生的电压为U=I*Rin，负载消耗的功率为P=U*I=I*I*Rin。从这个等式我们可以看出负载的输入阻抗Rin起增大功率作用。由恒流源驱动的电路，电阻越大，负载两端的电压越高，耗散的功率也越大。

输出阻抗（outputimpedance）包括独立供电网络端的等效电压源（戴维南等效电路）或等效电流源（诺顿等效电路）的内阻抗。其值等于独立电源置零时，从输出端口视入的输入阻抗。

无论信号源、功率放大器还是电源，都存在输出阻抗问题。输出阻抗是信号源的内阻。本质上，对于理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，而对于理想的电流源，阻抗应该是无穷大。输出阻抗在电路设计中需要特别注意。

现实的电压源无法做到这一点。理想电压源通常与电阻r串联使用，使其等效于实际电压源。这个与理想电压源串联的电阻r就是信号源/放大器输出/电源的内阻。当此电压源为负载供电时，它将汲取电流I并在该电阻上产生I×r的电压降。这会降低电源输出电压并限制较大输出功率。同样，对于一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，这在实际电路中是不可能的。

输出阻抗是指电路输出端看到电路负载时的等效阻抗。实际上，它主要是用于能源或输出电路。能量源在输出端测量的阻抗，俗称内阻。

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