加载中…什么是输出阻抗？怎样理解输出阻抗越小带负载能力越强？
(2020-05-28 02:11:19)
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输出阻抗 |
什么是输出阻抗？
输出阻抗含独立电源网络输出端口的等效电压源(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。
无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源(包括电源)，内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。
现实中的电压源做不到内阻为0，常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r就是信号源/放大器输出/电源的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。
输出阻抗是指电路负载从电路输出端口反着看进电路时电路所等效的阻抗，其实主要是针对能量源或者输出电路来说的，是能量源在输出端测到的阻抗，俗称内阻。
电压源驱动的电路
http://yunrun.com.cn/upload/202005/28/202005280147027716.png
电压源在加到负载上时，除了在负载端消耗能量，自身也会产生能量的消耗，这里是因为电压源在输出能量的时候，内部存在阻碍能量输出的阻抗，比如电池的内阻。比如恒压源U，输出阻抗为Rout，负载端电压为Ur，负载R，电流为I=U/(Rout+R)，负载端电压Ur=I×R=U×R/(Rout+R)，负载产生的功率为P=Ur×I=U2×R/(Rout+R)2。由此公式可知，输出阻抗越小，带负载的能力越大。
电流源驱动的电路
http://yunrun.com.cn/upload/202005/28/202005280153096143.png
对于电流源驱动的电路，也存在输出阻抗，输出阻抗并联在恒流源两端。电流源输出恒定电流I，一部分In消耗在内阻Rout上，剩余的电流Ir消耗在负载R上，由此可知，负载R上电压为Ur=Ir×R，和内阻Rout两端电压一致，即Ur=Ir×R=In×Rout，又因为I=Ir+In通过推导可知Ur=I×Rout×R/(Rout+R)，负载端功率：P=Ur×Ir=Ur2/Rout=I2×Rout×R2/(Rout+R)2=I2×R2/(Rout+R2/Rout+2R)。
由此可知，在Rout=R时，外端负载P最大。因此，对于恒流源负载，要想获得最大功率，需要将负载的电阻值和电流源的内阻匹配一致，即尽量趋近同一个值。
输出阻抗含独立电源网络输出端口的等效电压源(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。
无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源(包括电源)，内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。
现实中的电压源做不到内阻为0，常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r就是信号源/放大器输出/电源的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。
输出阻抗是指电路负载从电路输出端口反着看进电路时电路所等效的阻抗，其实主要是针对能量源或者输出电路来说的，是能量源在输出端测到的阻抗，俗称内阻。
电压源驱动的电路
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电压源在加到负载上时，除了在负载端消耗能量，自身也会产生能量的消耗，这里是因为电压源在输出能量的时候，内部存在阻碍能量输出的阻抗，比如电池的内阻。比如恒压源U，输出阻抗为Rout，负载端电压为Ur，负载R，电流为I=U/(Rout+R)，负载端电压Ur=I×R=U×R/(Rout+R)，负载产生的功率为P=Ur×I=U2×R/(Rout+R)2。由此公式可知，输出阻抗越小，带负载的能力越大。
电流源驱动的电路
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对于电流源驱动的电路，也存在输出阻抗，输出阻抗并联在恒流源两端。电流源输出恒定电流I，一部分In消耗在内阻Rout上，剩余的电流Ir消耗在负载R上，由此可知，负载R上电压为Ur=Ir×R，和内阻Rout两端电压一致，即Ur=Ir×R=In×Rout，又因为I=Ir+In通过推导可知Ur=I×Rout×R/(Rout+R)，负载端功率：P=Ur×Ir=Ur2/Rout=I2×Rout×R2/(Rout+R)2=I2×R2/(Rout+R2/Rout+2R)。
由此可知，在Rout=R时，外端负载P最大。因此，对于恒流源负载，要想获得最大功率，需要将负载的电阻值和电流源的内阻匹配一致，即尽量趋近同一个值。
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