阻抗

發(fā)布時(shí)間:2024-02-23
zǔkàng
越容易驅(qū)動。耳機(jī)的阻抗是隨其所重放的音頻信號的頻率而改變的,一般耳機(jī)阻抗在低頻最大,因此對低頻的衰減要小于高頻的;對大多數(shù)耳機(jī)而言,增大輸出阻抗會使聲音更暗更混(此時(shí)功放對耳機(jī)驅(qū)動單元的控制也會變?nèi)?,但某些耳機(jī)卻需要在高阻抗下才更好聽。如果耳機(jī)聲音尖銳刺耳,可以考慮增大耳機(jī)插孔的有效輸出阻抗;如果耳機(jī)聲音暗淡渾濁,并且是通過功率放大器驅(qū)動的,則可以考慮減小有效輸出電阻。
輸入阻抗跟一個(gè)普通的電抗元件沒什么兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對于電壓驅(qū)動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負(fù)載就越輕,因而就越容易驅(qū)動,也不會對信號源有影響;而對于電流驅(qū)動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負(fù)載就越輕。因此,我們可以這樣認(rèn)為:如果是用電壓源來驅(qū)動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅(qū)動的,則阻抗越小越好(注:只適合于低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時(shí),也要考慮 阻抗匹配問題。
二、輸出阻抗
無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個(gè)信號源的內(nèi)阻。本來,對于一個(gè)理想的電壓源(包括電源),內(nèi)阻應(yīng)該為0,或理想電流源的阻抗應(yīng)當(dāng)為無窮大。輸出阻抗在電路設(shè)計(jì)最特別需要注意。
但現(xiàn)實(shí)中的電壓源,則不能做到這一點(diǎn)。我們常用一個(gè)理想電壓源串聯(lián)一個(gè)電阻r的方式來等效一個(gè)實(shí)際的電壓源。這個(gè)跟理想電壓源串聯(lián)的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內(nèi)阻了。當(dāng)這個(gè)電壓源給負(fù)載供電時(shí),就會有電流i從這個(gè)負(fù)載上流過,并在這個(gè)電阻上產(chǎn)生i×r的電壓降。這將導(dǎo)致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關(guān)于為什么會限制最大輸出功率,請看后面的“阻抗匹配”一問)。同樣的,一個(gè)理想的電流源,輸出阻抗應(yīng)該是無窮大,但實(shí)際的電路是不可能的。
三、阻抗匹配
阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負(fù)載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。 我們先從直流電壓源驅(qū)動一個(gè)負(fù)載入手。由于實(shí)際的電壓源,總是有內(nèi)阻的(請參看輸出阻抗一問),我們可以把一個(gè)實(shí)際電壓源,等效成一個(gè)理想的電壓源跟一個(gè)電阻r串聯(lián)的模型。假設(shè)負(fù)載電阻為r,電源電動勢為u,內(nèi)阻為r,那么我們可以計(jì)算出流過電阻r的電流為:i=u/(r+r),可以看出,負(fù)載電阻r越小,則輸出電流越大。負(fù)載r上的電壓為:uo=ir=u/[1+(r/r)],可以看出,負(fù)載電阻r越大,則輸出電壓uo越高。再來計(jì)算一下電阻r消耗的功率為:
p=i2×r=[u/(r+r)]2×r=u2×r/(r2+2×r×r+r2)
=u2×r/[(r-r)2+4×r×r]
=u2/{[(r-r)2/r]+4×r}
對于一個(gè)給定的信號源,其內(nèi)阻r是固定的,而負(fù)載電阻r則是由我們來選擇的。注意式中[(r-r)2/r],當(dāng)r=r時(shí),[(r-r)2/r]可取得最小值0,這時(shí)負(fù)載電阻r上可獲得最大輸出功率pmax=u2/(4×r)。即,當(dāng)負(fù)載電阻跟信號源內(nèi)阻相等時(shí),負(fù)載可獲得最大輸出功率,這就是我們常說的阻抗匹配之一。對于純電阻電路,此結(jié)論同樣適用于低頻電路及高頻電路。當(dāng)交流電路中含有容性或感性阻抗時(shí),結(jié)論有所改變,就是需要信號源與負(fù)載阻抗的的實(shí)部相等,虛部互為相反數(shù),這叫做共扼匹配。在低頻電路中,我們一般不考慮傳輸線的匹配問題,只考慮信號源跟負(fù)載之間的情況,因?yàn)榈皖l信號的波長相對于傳輸線來說很長,傳輸線可以看成是“短線”,反射可以不考慮(可以這么理解:因?yàn)榫€短,即使反射回來,跟原信號還是一樣的)。從以上分析我們可以得出結(jié)論:如果我們需要輸出電流大,則選擇小的負(fù)載r;如果我們需要輸出電壓大,則選擇大的負(fù)載r;如果我們需要輸出功率最大,則選擇跟信號源內(nèi)阻匹配的電阻r。有時(shí)阻抗不匹配還有另外一層意思,例如一些儀器輸出端是在特定的負(fù)載條件下設(shè)計(jì)的,如果負(fù)載條件改變了,則可能達(dá)不到原來的性能,這時(shí)我們也會叫做阻抗失配。
在高頻電路中,我們還必須考慮反射的問題。當(dāng)信號的頻率很高時(shí),則信號的波長就很短,當(dāng)波長短得跟傳輸線長度可以比擬時(shí),反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負(fù)載阻抗不相等(即不匹配)時(shí),在負(fù)載端就會產(chǎn)生反射。為什么阻抗不匹配時(shí)會產(chǎn)生反射以及特征阻抗的求解方法,牽涉到二階偏微分方程的求解,在這里我們不細(xì)說了,有興趣的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特征阻抗(也叫做特性阻抗)是由傳輸線的結(jié)構(gòu)以及材料決定的,而與傳輸線的長度,以及信號的幅度、頻率等均無關(guān)。
例如,常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75ω,而一些射頻設(shè)備上則常用特征阻抗為50ω的同軸電纜。另外還有一種常見的傳輸線是特性阻抗為300ω的扁平平行線,這在農(nóng)村使用的電視天線架上比較常見,用來做八木天線的饋線。因?yàn)殡娨暀C(jī)的射頻輸入端輸入阻抗為75ω,所以300ω的饋線將與其不能匹配。實(shí)際中是如何解決這個(gè)問題的呢?不知道大家有沒有留意到,電視機(jī)的附件中,有一個(gè)300ω到75ω的阻抗轉(zhuǎn)換器(一個(gè)塑料封裝的,一端有一個(gè)圓形的插頭的那個(gè)東東,大概有兩個(gè)大拇指那么大)。它里面其實(shí)就是一個(gè)傳輸線變壓器,將300ω的阻抗,變換成75ω的,這樣就可以匹配起來了。這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是,特性阻抗跟我們通常理解的電阻不是一個(gè)概念,它與傳輸線的長度無關(guān),也不能通過使用歐姆表來測量。為了不產(chǎn)生反射,負(fù)載阻抗跟傳輸線的特征阻抗應(yīng)該相等,這就是傳輸線的阻抗匹配,如果阻抗不匹配會有什么不良后果呢?如果不匹配,則會形成反射,能量傳遞不過去,降低效率;會在傳輸線上形成駐波(簡單的理解,就是有些地方信號強(qiáng),有些地方信號弱),導(dǎo)致傳輸線的有效功率容量降低;功率發(fā)射不出去,甚至?xí)p壞發(fā)射設(shè)備。如果是電路板上的高速信號線與負(fù)載阻抗不匹配時(shí),會產(chǎn)生震蕩,輻射干擾等。
當(dāng)阻抗不匹配時(shí),有哪些辦法讓它匹配呢?第一,可以考慮使用變壓器來做阻抗轉(zhuǎn)換,就像上面所說的電視機(jī)中的那個(gè)例子那樣。第二,可以考慮使用串聯(lián)/并聯(lián)電容或電感的辦法,這在調(diào)試射頻電路時(shí)常使用。第三,可以考慮使用串聯(lián)/并聯(lián)電阻的辦法。一些驅(qū)動器的阻抗比較低,可以串聯(lián)一個(gè)合適的電阻來跟傳輸線匹配,例如高速信號線,有時(shí)會串聯(lián)一個(gè)幾十歐的電阻。而一些接收器的輸入阻抗則比較高,可以使用并聯(lián)電阻的方法,來跟傳輸線匹配,例如,485總線接收器,常在數(shù)據(jù)線終端并聯(lián)120歐的匹配電阻。
為了幫助大家理解阻抗不匹配時(shí)的反射問題,我來舉兩個(gè)例子:假設(shè)你在練習(xí)拳擊——打沙包。如果是一個(gè)重量合適的、硬度合適的沙包,你打上去會感覺很舒服。但是,如果哪一天我把沙包做了手腳,例如,里面換成了鐵沙,你還是用以前的力打上去,你的手可能就會受不了了——這就是負(fù)載過重的情況,會產(chǎn)生很大的反彈力。相反,如果我把里面換成了很輕很輕的東西,你一出拳,則可能會撲空,手也可能會受不了——這就是負(fù)載過輕的情況。另一個(gè)例子,不知道大家有沒有過這樣的經(jīng)歷:就是看不清樓梯時(shí)上/下樓梯,當(dāng)你以為還有樓梯時(shí),就會出現(xiàn)“負(fù)載不匹配”這樣的感覺了。當(dāng)然,也許這樣的例子不太恰當(dāng),但我們可以拿它來理解負(fù)載不匹配時(shí)的反射情況。心理學(xué)的阻抗阻抗的表現(xiàn)
阻抗是深入咨詢時(shí)必然伴隨的現(xiàn)象。只要進(jìn)行深入的心理咨詢,只要觸及內(nèi)心情感的心理治療,咨詢師都會遇到咨客不同程度的阻抗.所以對阻抗的處理是咨詢師必須面對的事情,也可以說從對阻抗處理的表現(xiàn)可看出咨詢師的咨詢成熟度.如果一名咨詢師對阻抗沒有應(yīng)有的認(rèn)識和相應(yīng)的處理方法,那么深入的咨詢過程就會舉步為艱,甚至?xí)o不成熟的咨詢員帶來對咨詢的灰暗心理,從而懷疑心理咨詢和治療.有些咨詢員因?qū)ψ杩宫F(xiàn)象沒有把握而與咨客進(jìn)行辯論,當(dāng)然這注定會兩敗俱傷.
那么阻抗以什么形式來表現(xiàn)?這些表現(xiàn)為什么會產(chǎn)生?對此我們做一些初步的探討.
只要深入地去探索就會發(fā)現(xiàn),阻抗是對原有自己的“堅(jiān)持”。咨客急于得到癥狀的解決,但又不愿放棄癥狀背后的一些癥結(jié),這是阻抗存在的重要原因之一。當(dāng)直接的阻抗一點(diǎn)一點(diǎn)被解決后,咨客又會以移情的方式來迂回地進(jìn)行阻抗.所以說,咨詢的核心問題就是處理阻抗和移情的過程,一名咨詢師必須熟練地掌握臨床知識和技巧才能更好地解決這一“核心問題”。
阻抗的基本表現(xiàn)方式;
一,不主動
這種不主動表現(xiàn)為: 咨客表面上表現(xiàn)得有耐心,背后卻把咨詢員的分析當(dāng)作“耳旁風(fēng)”。有些時(shí)候他們表面上也并不積極,只是口頭上說自己被病魔折磨得很厲害,需要盡快解決.或者有些時(shí)候他們認(rèn)為醫(yī)生說的一些話合乎自己的意愿,對醫(yī)生表示感謝的同時(shí),似乎對此次咨詢有不少體會.可等到下一次見面時(shí),他們對上一次醫(yī)生提出的很多建議卻已遺忘了一大半.每次咨詢以后,他們似乎都會領(lǐng)悟很多,但自己就是不愿主動去實(shí)現(xiàn)。有時(shí)候,在家長的反復(fù)督促下他們才會勉強(qiáng)做一些.有些咨客甚至稍有好轉(zhuǎn)就不按時(shí)來咨詢,他們會忘記咨詢時(shí)間或遲到.以上這些現(xiàn)象其實(shí)與他們的治療欲望是不成正比的,即使有些時(shí)候給咨詢師的感覺是他們看似不是真心想把病治好。事實(shí)上,咨客之所以會給人以這樣的感覺,是因?yàn)榘Y狀里有太多他們留戀的東西,如果癥狀真的完全消失,將意味著這些“好處”也隨之消失。所以,為了保留這些“好處”他們惟有以保留一些癥狀作為代價(jià)。(當(dāng)強(qiáng)迫癥患者與自己的強(qiáng)迫行為很和諧的時(shí)候,治療過程更是艱難。)
二,反復(fù)訴苦
這種表現(xiàn)多見于心理治療中。當(dāng)咨客見到咨詢師的時(shí)候總感覺有滿肚子話要講,他們會反復(fù)傾訴自己的那些癥狀.可當(dāng)咨詢師問
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