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关于阻抗匹配 这篇讲的太透彻!附带还介绍了几款免费仿真设计软件

发布时间:2023-02-25

必要也就是说但下标比如说。换成句话说,一个所致的容性光需要与一个所致的感性载荷相冗余,意味著。

如今举个比如说,方法论上你有一个幅度为 ±10-V 且串行电流为 1-kΩ 的 1-kHz 包络测量仪器。如果要从里面所含尽不太可能多的反向功率,则需要领域以虚数为 0 的 1kΩ 载荷。我领域以免费的 QUCS 晶体管种系统为你好好了一个小型建模( 见上图 2)。示波器通过两个虚拟世界仪向你显示施加在载荷电流上的电流和电流波形。此处的电流为 ±5 V(因为光电流和载荷电流仅为 1 kΩ,分压器为 2),电流为 ±5 mA。我加进了一个小方程来计数载荷里面可用的 RMS 反向功率(在譬如说里面为 12.4 mW)。这是你可以从该来光赢取的峰绝对值。

上图2 电流为1kΩ 的光与1kΩ 载荷平庸冗余。在这种状况下,kW为12.4 mW

载荷不冗余

好的,让我们保有并不相同的光(1 kHz、10 V PP、1 kΩ),但将其连结到 4-Ω 载荷。遭遇什么了?CAD结果 如上图3所示。载荷的电流近较高于 1 kΩ,因此主机板之下电流上的电流降似乎十分极较高,施加在载荷上的电流其实为 ±40 mV。通过晶体管的电流为 ±10 mA,但载荷里面的总 RMS 反向功率从 12.4 mW 大幅减小至 0.197 mW。

上图3 当载荷不堪重失掉失配时(此处为 1 kΩ 至 4 Ω),传输统计数据的反向功率十分小

这是电流不冗余疑问的一个很好的比如说。你可以精采地复制它。打开较高频遭遇器,将其设置为 1 kHz(或领域以 PC 的磁带反向),加进一个 1-kΩ 电感以建模极较高反向电流,然后连结一个 4-Ω 装置。我敢肯定,你需要靠近装置才能见到任何声音。

所想一下,你既不能改变光的 1-kΩ 电流,也不能改变载荷的 4-Ω 电流。你如何提高这种状况(即电磁场转移到载荷)?通过在它们之间加进电流冗余在线。这种在线需要将 1-kΩ 电流转化为 4-Ω 电流。这需要以尽不太可能少的额外消耗来完成,因此甚至绝不会考虑加进其他电感。有否可以?是的,不太可能有两个主要的补救方案。

第一种是单纯地领域以电动机。想想看。极较高电流意味著电流极较高而电流较高,而较高电流则比如说。因此,在我的下面里面,你可以领域以光横匝数多于载荷横匝数的电动机。这将减小电流并减低电流,从而减小电流。十分正确地说,初级与次级匝数比需要是电流比的乘积。在这种状况下,它是 15.8(即,√(1000/4)=15.8)。你可以自己在此之后领域以,例如,一个 230 至 15V 的小型电动机,其匝数比为 15.3(即 230/15)。这必要都会显著提极较高磁带低水平。

电动机其实是一个十分好的电流冗余补救方案,因为它可以在很长三的kHz范围内指导。它不太可能主要用以磁带领域,从一台放大器到话筒或大反向功率磁带仅等在线。但是,方法论上电动机对于你的领域来说极度庞大或便宜。那么第二个补救方案就有意义了。其实领域以两个无光配件,电感或真空管,我将在一分钟孤僻你展出如何操作方法。从方法论上讲,第二种方法有常常十分困难的,但它有两个弱点。首先,外绝对值不太可能极为常常真实的,这各有不同失配,其次,这种无光冗余在线表象上是窄带的。这意味著它其实在个数kHz附近指导。让我们看看如何在我的下面里面领域以此方法有。

计数这种冗余在线的最单纯方法有是领域以在线计数基本功能。比如www.leleivre.com上有一个极好的 基本功能 ( 见上图 4)。我在这里回传了外观设计统计数据:1-kHz kHz、1-kΩ 光和 4-Ω 载荷。然后该基本功能所述了两个 LC 在线。第一种系统设计领域以一个 2.5uF 并联真空管(接地)和一个结合 10mH 电感。第二个领域以比如说的系统设计。我为了让了后者并将其加进到CAD上图里面( 见上图 5)。你可以未明确。我在光横保留了一个 1 kΩ 电感和一个 4 Ω 载荷。然后我加进了 L1 = 10 mH 和 C1 = 2.5µH。CAD表明载荷里面可用的反向功率如今从 0.197 减低到 12.4 mW。恳请记住,这仍要是我们在平庸冗余的 1kΩ 载荷下给与的!

上图4 在线冗余在线计数器下面

上图5 加进 LC 冗余在线后,反向功率传输统计数据以后到最佳情况下 (12.4 mW)。

不太可能是一个快速的手动计数将设法你认识仍要试图遭遇的真的。我相信你还记得在 1kHz kHz下如何计数电流 L1 和电容 C1 的电流,对吧?我们有:

如果考虑光电感 (R1) 和电感 (L1),它们是并联的。所以它们的总电流为:

计一下,你都会给与 ZR1 + L1 = 4 + 63.4j。看,电流外如今是 4 Ω,根据无需,但有 +63.4j 的感抗。但是,在ZC1 = –63.4j时,加进结合真空管都会抵销这个虚数,我们给与 4 Ω。

较高阻到极较高阻

再一次,这里不能什么魔导。这只是必需的晶体管行径。如果你按照我的建议领域以遭遇器、1-kΩ 电感和 4-Ω 装置重构验证晶体管,我无济于事你领域以 10-mH 电感和 2.5-µF 真空管(2.2 µF 很不太可能使指导)。将它们加进到晶体管里面,你必要都会从装置里面赢取十分清晰的接收器。

到目当年为止,我已经证明了 LC 在线可以将极较高电流转化为较较高的电流,但它也可以以另一种方式指导。在 上图 6里面,我以 ±1-V 光为例,仍为 1 kHz,之下电流为 4-Ω,并通过仍要确的 LC 冗余在线将其连结到 220-Ω 载荷,领域以并不相同的在线基本功能计数,建模表明它有效。kW为 31.4 mW,这是不太可能的峰绝对值。你可以自己检查和。这或许极为奇怪,但恳请再次核对 上图 6 并关注波形。冗余在线后,电流近±4-V PP. 这极较高于 ±1 V 的回传电流。其他地方不能主机板。该晶体管是只不过无光的。这意味著这种从较高到极较高的电流在线其实仍要试图减低接收器电流。这与外加转化器十分相似。电感和真空管看成一个谐振在线,从而减低电流。当然,晶体管不都会提极较高反向电磁场,电流升极较高,但电流具体来说减小。

上图6 较高到极较高电流冗余在线的下面。反向电流(蓝色)基本上是光电流的四倍。

带通疑问

如当年所述,这种 LC 冗余在线其实在单一kHz下指导。当我计数各外的数绝对值时,我在kHz框里面回传了 "1kHz"。如果回传接收器的kHz不再是1 kHz,同一个在线都会遭遇什么?我让 QUCS 计数一下( 见上图 7)。仍要如预期的那样,kW在单个kHz(此处为 1 kHz)处最大者,并且一旦kHz所处该绝对值,kW就都会减小。十分正确地说,这样的 LC 冗余在线有一个品质因数 Q,它设定了冗余的带长三。当电流失配变极较高时,Q 也都会变极较高,从而使带长三变窄。

上图7 LC 冗余在线的弱点是带长三很窄

如果你读过一本关于电流冗余在线的注解,比如参考外里面列出的那本十分好的注解,你都会认识到,不其实可以领域以两个L或C,还可以领域以三个L或C来重构十分先进设备的冗余在线。那里的配件可以安排成并联/结合/直角系统设计(乃是的pi在线),或者结合/并联/结合(T在线)。然而,可以证明,单纯的LC在线其实是透过十分尤其的kHz冗余。所有其他pi型或T在线将有十分极较高的Q绝对值,所以在kHz各个方面都会十分窄。

然而,有一些技术可以赢取十分尤其的电流冗余,但这无需十分多的无光晶体管。最单纯的是大大标准化LC方法有。仍要如所解释的,如果回传和反向电流十分近,冗余在线有十分长三的kHz响应。因此,与其领域以一个冗余在线将4Ω转化为220Ω,不如领域以一个里面间电流Z,首先将4欧姆转化为Z,然后将Z转化为220Ω。由于两者的Q绝对值都比单一在线较高,结构上外观设计将透过一个十分长三的频带。最理想的状况是将Z计数为回传和反向电流的拓扑学平仅绝对值,这里分别为4和220Ω。这样,Z≈30Ω(即√800)。我计数了两个冗余在线,从4到30Ω,然后从30到220Ω,建模结果见上图8。如果你把它与以当年的旧版比如说,你都会推测结构上kW是并不相同的,但在kHz各个方面的冗余要长三得多。当然,不能什么能制止你领域以两级以上,你将给与十分尤其的冗余。绝不会无可奈何,下载QUCS并自己验证一下吧。

上图8 领域以两级 LC 在线减低了冗余的值域。

为了使真的尽不太可能单纯,我只谈了则有电流光和载荷,但仍要因如此的计数和方法有也可用以有力阻载荷的状况,如无线电波。本文里面,我也防止了展出一个很棒但令人生畏的基本功能——史密斯上图表,这将在直至的发表文章里面详述。

最后提醒大家,你需要相信,电流冗余其实立体化用又单纯。而且,与刚开始一样,劝服自己的最佳方法有是亲临在此之后。我期盼这篇名能设法你迈出第一步!独享电流冗余的愉悦!

注解:

C. Bowick, J. Blyler, and C. Ajluni, “ Impedance Matching,” in J. S. Love, RF Front-End – World Class Designs, Newnes/Elsevier, 2009.

G. Breed, “Improving the Bandwidth of Simple Matching Networks,” 2008, High Frequency Electronics, www.highfrequencyelectronics.com/Mar08/HFE0308_Tutorial.pdf.

Quite Universal Circuit Simulator (QUCS)

QUCS Team |

PUBLISHED IN CIRCUIT CELLAR MAGAZINE • FEBRUARY 2017 #319 – Get a PDF of the issue

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