阻抗匹配是微波电子学的一部分，主要应用在传输线中，以达到所有高频微波信号都能传输到负载点，不会有信号反射回源点的目的，从而提高能量效率。
一般来说，阻抗匹配有两种，一种是通过改变阻抗-电路匹配，另一种是通过调整传输线匹配。
为了匹配一组线路，负载点的阻抗值除以传输线的特性阻抗值进行标准化，然后将该值绘制在史密斯圆图上。
改变阻抗力
在负载上串联一个电容或电感可以增加或减少负载的阻抗值，图表上的点会沿着代表真实电阻的圆走。如果电容或电感接地，图表上的点会先从图形中心旋转180度，然后沿着电阻环走，再从中心旋转180度。重复上述方法，直到电阻值变为1，阻抗力可以直接变为零，完成匹配。
调整变速器线路
当传输线从负载点到源点加长时，图上的点会沿着图形的中心逆时针移动，直到到达电阻值为1的圆，这时可以加上电容或电感将阻抗力调整到零，完成匹配。
阻抗匹配导致高传输功率。对于一个电源，当其内阻单独为负载时，输出功率最大，然后是阻抗匹配。最大功率传输定理，如果是高频，就是没有反射波。对于常见的宽带放大器，输出阻抗为50，所以在功率传输电路中要考虑阻抗匹配。但如果信号波长远大于电缆长度，即电缆长度可以忽略不计，则不需要考虑阻抗匹配。阻抗匹配是指能量传输时，要求负载阻抗与传输线的特性阻抗相等，此时的传输不会产生反射，说明能量全部被负载吸收。反之，在传输中有能量损失。高速PCB布线时，为了防止信号反射，要求线路的阻抗为50欧姆。这是一个大概的数字。一般同轴电缆基带50欧姆，频段75欧姆，双绞线100欧姆。它只是一个整数，为了匹配方便。
阻抗和电阻是字面上的不同，其中只有一个电阻字是一样的，而另一个电阻字呢？简单来说，阻抗就是电阻加电抗，所以叫阻抗；GAI简单地说，阻抗是矢量上的电阻、容抗和感抗之和。在直流电的世界里，物体对电流的阻碍作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻的差别只是大小而已。电阻小的物质叫良导体，电阻大的物质叫非导体。最近高科技领域有个叫超导体的东西，是电阻值接近于零的东西。但是在交流电领域，除了电阻之外，电容和电感也会阻碍电流的活动，称为电抗，意思是对电流的电阻。电容和电感的电抗分别称为容抗和感抗，简称容抗和感抗。他们的测量单位是欧姆类电阻，其值与交流电的频率有关。频率越高，容抗越小，感抗越大。频率越低，容抗越大，感抗越小。另外，容抗和感抗还有相角的问题，相角在矢量上有关系，所以会说阻抗是矢量上电阻和电抗之和。
阻抗匹配是指负载阻抗和激励源的内部阻抗相互适应以获得最大功率输出的工作状态。对于具有不同特性的电路，匹配条件是不同的。
在纯电阻电路中，当负载电阻是激励电路的内阻时
在高速设计中，阻抗匹配与信号质量有关。阻抗匹配技术可以说是丰富多样的，但是如何在具体系统中公平应用，需要衡量很多因素。比如我们的系统设计，很多都是在源端采用串联匹配。什么情况下需要搭配，用什么方式搭配，为什么要用这种方式。
比如，大部分差分匹配采用终端匹配；时钟采用源匹配。
1.1系列端子匹配
串联终端匹配的理论起点是在信号源的阻抗低于传输线的特性阻抗的情况下，在信号源和传输线之间串联一个电阻R，使信号源的输出阻抗与传输线的特性阻抗相匹配，防止负载端反射的信号再次反射。
串联端子匹配后的信号传输具有以下特点：
a .由于串联匹配电阻，驱动信号以其振幅的50%传播到负载端；
信号B在负载处的反射系数接近1，因此反射信号的幅度接近原始信号的50%。
c)反射信号与源端传播的信号叠加，使得负载端接收到的信号的幅度与原始信号的幅度大致相同；
d、来自负载端的反射信号传播到源端，到达源端后被匹配电阻吸收；
e .反射信号到达信号源后，信号源的驱动电流降至零，直到下一次信号传输。
与并联匹配相比，串联匹配不需要很大的电流驱动能力来进行信号驱动。
串联端匹配电阻值的选择原理很简单，即匹配电阻值与驱动器输出阻抗之和等于传输线的特性阻抗。理想信号驱动器的输出阻抗为零，实际驱动器的输出阻抗总是相对较小，信号电平变化时输出阻抗可能会有所不同。例如，电源电压为4.5V的CMOS驱动器的典型输出阻抗在低电平时为37，在高电平时为45。TTL驱动器和CMOS驱动器一样，其输出阻抗会随着信号电平而变化。所以对于TTL或者CMOS电路，不可能有一个非常正确的匹配电阻，只能妥协。
链式拓扑的信号网络不适合串联终端匹配，所有负载必须接在传输线末端。否则，连接到传输线中间的负载接收到的波形将类似于图3.2.5中C点的电压波形。可以看出，在一段时间内，负载信号的幅度是原始信号幅度的一半。显然，此时信号处于不确定的逻辑状态，信号的噪声容忍度很低。
串联匹配是最常用的端子匹配方法。它的优点是低功耗，没有额外的DC负载的驱动器，并没有额外的阻抗之间的信号和地面。并且只需要一个电阻元件。
1.2并联端子匹配
并联端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小时，通过增加并联电阻，使负载端的输入阻抗与传输线的特性阻抗相匹配，从而消除负载端的反射。实现形式分为单阻和双阻。
并联端子匹配后的信号传输具有以下特点：
a .驱动信号以近似全振幅沿传输线传播；
b .所有反射被匹配电阻吸收；
负载端接收的信号幅度与源端发送的信号幅度大致相同。
在实际电路系统中，芯片的输入阻抗很高，所以对于单电阻形式，负载的整个并联电阻值必须接近或等于传输线的特性阻抗。假设传输线路的特性阻抗为50，R值为50。如果信号的高电平为5V，信号的静态电流将达到100mA。由于典型TTL或CMOS电路的驱动能力很小，这种单电阻并联匹配方式很少出现在这些电路中。
双电阻形式的并联匹配，也称为
(1)两个电阻的并联值等于传输线的特性阻抗；
与电源连接的电阻值不能太小，以免信号低时驱动电流过大；
接地电阻值不能太小，以免信号高电平时驱动电流过大。
并联端子匹配的优点是简单可行；明显的缺点是会带来DC功耗：单阻模式的DC功耗与信号的占空比密切相关？无论信号是高还是低，双电阻模式都具有DC功耗。因此，它不适合需要高功耗的系统，如电池供电的系统。另外，单阻模式因为驱动能力的问题，在一般的TTL和CMOS系统中并不适用，而双阻模式需要两个元件，需要PCB的板面积，所以不适合高密度的印刷电路板。
当然有：交流端子匹配；基于二极管和其他匹配方法的电压箝位。
2.把信号传输当成浇花的软管。
2.1在数字系统多层板的信号线中，当传输方波信号时，可以假设为浇花的软管。一端按在手上使其射出水柱，另一端连接水龙头。当握杆施加的压力恰到好处，水柱的范围正确落在目标区域时，授受成功完成任务就是得心应手的小成就。
2.2但是，一旦注水过程过远，不仅会因飞越目标而浪费水资源，还会因强大的水压导致软管脱离水龙头。不仅任务失败，还犯了大错！
2.3另一方面，如果握杆不够紧，以致距离太近，仍然不能获得理想的结果。太多不是你想要的，只有对的事才能让大家开心。
2.4上面提到的简单生活细节可以用来说明方波信号在多层传输线中的快速传输，多层传输线由信号线、介质层和接地层组成。这时，传输线(一般是同轴电缆、微带线或带状线等。)可视为一根软管，施加在管夹处的压力，就像与电路板上的“接收器”元件并联连接到GND的电阻器一样，可用于调节其端子的特性阻抗，以匹配接收器元件的内部要求。
3.输电线路终端控制技术。
3.1从上面可以看出，当“信号”在传输线中疾驰，到达终端，想要在接收元件(如CPU或存储器等大小不同的IC)中工作，信号线本身的“特性阻抗”必须与终端元件内部的电子阻抗相匹配，才不会使任务白白失败。用术语来说，就是正确执行指令，减少噪声干扰，避免错误动作。“一旦它们无法相互匹配，一点点能量就会向‘发送者’反弹，这就造成了反射噪声的麻烦。
3.2当设计者将输电线路本身的特性阻抗(Z0)设定为28欧姆时，终端控制的接地电阻(Zt)也必须为28欧姆，以帮助输电线路维持Z0，使全线稳定在28欧姆的设计值。只有在Z0=Zt的匹配条件下，信号传输才会最高效，其“信号完整性”(信号质量的专用术语)才会最好。
四。特性阻抗
4.1当信号方波随着传输线组件的信号线中的高电平正压信号向前移动时，理论上在最近的参考层(如接地层)中必然存在电场感应的负压信号(即正压信号反向的返回路径)，这样就可以完成一个完整的环路系统。如果暂时冻结这个“信号”的飞行时间，我们可以从信号线、介质层、参考层来想象瞬时阻抗，也就是所谓的“特性阻抗”。因此，“特性阻抗”应该与信号线的线宽(W)、线宽(T)、介质厚度(H)和介电常数(Dk)有关。
4.2阻抗匹配不良的后果
因为高频信号的“特性阻抗”(Z0)的原字很长，所以一般简称为“阻抗”。读者一定要小心，这与低频交流交流电(50Hz)下导线(不是传输线)中的阻抗值(z)并不完全相同。在数字系统中，如果能将整条传输线的Z0适当控制并控制在一定范围内(10%或5%)，质量好的传输线会降低噪声，避免误操作。但是，当微带线中Z0的四个变量(W，t，h，r)中的任何一个出现异常时，比如信号线出现缝隙时，原来的Z0会突然上升(见上式中Z0与W成反比的事实)，无法保持其应有的稳定性和连续性，其信号的能量必然会部分超前，而一部分会从反弹反射中缺失。因此无法避免噪音和误操作。比如浇花的软管突然被踩了，导致软管两端出现异常，正好说明了上述特性阻抗匹配不良的问题。
4.3阻抗匹配不良引起的上述信号能量的反弹，会导致原本质量很好的方波信号，立即出现异常变形(即高电平的过冲，低电平的下冲，以及它们随后的振铃)。这种高频噪声严重的时候也会造成误操作，而且脉冲速度越快，噪声越多，越容易出错。
原标题：什么是阻抗匹配？
文章来源：【微信微信官方账号：硬件攻城狮】欢迎添加关注！请注明文章出处。
回顾唐子红
