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。
要匹配一组线路，先用负载点的阻抗值除以传输线的特性阻抗值进行标准化，然后在史密斯圆图上画出数值。
改变阻抗力
通过将电容器或电感器与负载串联，可以增加或减少负载的阻抗值，图表上的点将沿着代表真实电阻的圆行走。如果电容或电感接地，首先图上的点会绕图中心旋转180度，然后沿着电阻圈走，绕中心旋转180度。重复上面的方法，直到电阻值变成1，那么阻抗力就可以直接变为零，完成匹配。
调整变速器线路
将传输线从负载点延伸到源点，图上的点会沿着图的中心逆时针移动，直到到达电阻值为1的圆。然后，加入电容或电感，将阻抗力调整为零，完成匹配。
阻抗匹配导致高传输功率。对于一个电源，当其内阻为单独负载时，输出功率最大，此时发生阻抗匹配。最大功率传输定理，如果是高频，就是没有反射波。对于一个普通的宽带放大器，输出阻抗为50，所以在功率传输电路中需要考虑阻抗匹配。但如果信号波长远大于电缆长度，即电缆长度可以忽略，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应等于传输线的特性阻抗，此时的传输不会产生反射，说明所有的能量都被负载吸收了。反之，在传输中有能量损失。在高速PCB布线中，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。一般来说，同轴电缆基带50欧姆，频段75欧姆，双绞线100欧姆。它it’只是一个大概的数字，方便搭配。
阻抗从字面上不同于电阻，其中只有一个电阻字是相同的，但另一个电阻字呢？简单来说，阻抗就是电阻加电抗，所以叫阻抗；GAI说阻抗是矢量上电阻、容抗和感抗的总和。在直流电的世界里，物体对电流电阻的作用叫做电阻。世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的差别而已。电阻低的物质叫良导体，电阻高的物质叫非导体，最近高科技领域叫超导体，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。它们的测量单位是欧姆类电阻，它们的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，容抗和感抗也有相角的问题，有矢量关系。所以说阻抗是电阻和电抗的矢量和。
阻抗匹配是指负载阻抗与激励源的内部阻抗相匹配，以获得最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不同的。
在纯电阻电路中，当负载电阻是激励源的内阻时
在高速设计中，阻抗的匹配关系到信号的质量。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，需要权衡很多因素。比如我们的系统设计，很多都是在源端采用串联匹配。什么情况下需要匹配，用什么方式，为什么？
比如终端匹配多用于差分匹配；采用时钟源匹配。
1.1系列端子匹配
串联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，使信号源的整体输出阻抗与传输线的特性阻抗相匹配，可以抑制负载端反射的信号再次反射。
端子串联匹配后的信号传输具有以下特点：
a .由于串联匹配电阻的影响，驱动信号以其振幅的50%传播到负载端；
b .负载下信号的整体反射系数接近1，所以反射信号的幅度接近原始信号的50%；
c .反射信号与源端发射的信号叠加，使负载端接收到的信号幅度与原始信号幅度大致相同；
来自负载端D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，信号源的驱动电流下降到0，直到下一次信号传输。
与并联匹配相比，串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。
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应等于传输线的特性阻抗。理想信号驱动器的输出阻抗为零，但实际驱动器的输出阻抗总是比较小，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。
链式拓扑信号网络不适合串行终端匹配，所有负载必须连接到传输线的末端。否则，连接到传输线中间的负载接收到的波形将与图3.2.5中C点的电压波形相同。可以看出，在一段时间内，负载端的信号幅度是原始信号的一半。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。实现形式分为单电阻和双电阻。
并联端子匹配后的信号传输具有以下特点：
驱动信号以近似全振幅沿着传输线传播；
B的所有反射被匹配电阻吸收；
负载端子C接收的信号的幅度与源端子发送的信号的幅度大致相同。
在实际电路系统中，芯片的输入阻抗很高，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。
两个电阻并联匹配
(1)两个电阻的并联值等于传输线的特性阻抗；
连接到电源的The电阻值不能太小，以免信号处于低电平时驱动电流过大；
接地电阻值不能过小，以免信号高电平时驱动电流过大。
并联终端匹配具有简单可行的优点；明显的缺点是会带来DC功耗：单电阻模式的DC功耗与信号的占空比密切相关？无论信号是高还是低，双电阻模式都有DC功耗。所以不适合高功耗的系统，比如电池供电的系统。另外，一般TTL和CMOS系统不采用单阻模式，而双阻模式需要两个元件，需要PCB的板面积，所以不适合高密度印刷电路板。
当然：交流端子匹配；基于二极管的电压箝位等匹配方法。
2.把信号传输想象成软管送水和浇花。
2.1在数字系统的多层信号线中，当方波信号传输发生时，可以假设为软管浇花。一端在手上加压使其射出水柱，另一端连接水龙头。当管子上的压力恰到好处，水柱的范围正确落在目标区域时，给予者和接受者都很高兴，顺利完成任务。是不是得心应手的小成就？
2.2但一旦用力过猛，注水过程过远，不仅飞越目标浪费水资源，还可能因水压过强而反弹至源头导致软管脱离水龙头。任务的失败不仅造成了挫折，还犯了大错。
2.3相反，如果握杆不够用力，以致距离太近，仍然不能获得理想的结果。它为时已晚，想做什么就做什么，只有到了那个时候。你能快乐吗？
2.4以上简单的生活细节可以用来说明方波信号在多层传输线(传输线由信号线、介质层和接地层组成)中的快速传输。这时，传输线(一般是同轴电缆、微带线或带状线等。)可以看作是一根软管，并把压力施加在管子保持的地方，如一个电阻并联到GND的接收者电路板上的元件，可用于调整其端子的特性阻抗，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，当信号在传输线中快速行进并到达终点，并且想要在接收元件(例如不同尺寸的CPU或存储器IC)中工作时，特性阻抗信号线本身的阻抗必须与终端元件内部的电子阻抗相匹配，以免任务白白失败。用术语来说，就是正确执行指令，减少噪音干扰，避免错误动作。一旦它们不能相互匹配，一点能量肯定会反弹到发送端，会导致反射噪声的烦恼。
3.2当设计者将传输线本身的特性阻抗(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，以帮助传输线维持Z0，并将整个设计值稳定在28欧姆。只有当Z0=Zt匹配时，信号的传递才会最有效率，其信号完整性(信号质量的专用术语)将是最好的。
四。特性阻抗(特性阻抗)
4.1当信号的方波在传输线组件的信号线中随高电平的正电压信号向前移动时，理论上电场感应的负电压信号必然伴随它在最近的参考层(如接地层)(即反方向的正电压信号的返回路径)，从而完成积分回路系统。如果信号在它前进之前被暂时缩短和冻结，可想而知它将遭受来自信号线、介质层和参考层的瞬时阻抗，这被称为特性阻抗。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
因为原来的单词特性阻抗(Z0)的高频信号很长，它一般被称为阻抗简称。读者应注意，该阻抗值(Z)与低频交流(50Hz)电线(非传输线)中的阻抗值并不完全相同。数字系统当整条输电线路的Z0能被妥善管理和控制在一定范围内(10%或5%)时，这种高质量的输电线路会降低噪声，避免误操作。但当上述微带线中Z0的四个变量(W，T，H，R)中的任何一个出现异常时，如信号线出现缝隙，原来的Z0会突然升高(见上式中Z0与W成反比的事实)，不能继续保持其应有的稳定性和均匀性(连续)，其信号的能量必然部分向前，而一部分失去反射。因此噪音和误操作将不可避免。比如浇花的软管突然被踩，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阻抗匹配不良会造成上述部分噪声的信号能量反弹，使原本质量较好的方波信号立即变形(即高电平向上的过冲，低电平向下的下冲，以及二者的后续振铃)。这样的高频噪声严重的时候，也会造成误操作，而且时钟速度越快，噪声越多，越容易出错。
原标题：什么是阻抗匹配？
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审计唐子红
标签：信号电阻传输线