代码收藏家 输入阻抗和输出阻抗的定义及作用
输入、输出阻抗定义
输入阻抗：是指一个电路输入端的等效阻抗。
在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。可以理解 成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗，其反映了对电流阻碍能力的大 小。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。
输出阻抗：指含独立电源网络输出端口的等效电压源或等效电流源的内阻抗。
其值等于独立电源置零时，从输出端口视入的输入阻抗，简单理解就是理想电压源所串 联的等效内阻和理想电流源所并联的等效电阻。
一、电压源电路
输入阻抗分析：输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻（P=(U^2)/R，加在负载上的电压为恒定 值U），负载消耗的能量就越小，因而就越容易驱动，所以用电压源来驱动的电 路，输入阻抗越大越好；
输出阻抗分析：对于一个理想的电压源，内阻应该为0，但现实的电压源，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。此时电流为I=U/(r+R)，负载端电压
负载产生的功率为
由此公式可知，输出阻抗r越小，驱动负载的能力越大。
但是，当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个等效内阻r上流过，并在这个电阻上产生I*r的压降，这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率，就需要阻抗匹配来获得最大输出功率。根据负载产生的功率
可知当R=r时即阻抗匹配，存在最大值Pm= U^2/4R。
二、电流源电路
输入阻抗分析：对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，对电流源的负载就越轻（P=(I^2)R，电 流为恒定电流），负载消耗的能量就越小，因而就越容易驱动，所以用电流源来 驱动的电路，输入阻抗越小越好；
输出阻抗分析：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，常用一 个理想电流源并联一个等效内阻r代替实际的电流源，电流源输出恒定电流I，一部 分I_r 消耗在内阻r上，剩余的电流I_R消耗在负载R上，由于负载功率 P=（I_R）^2 *R,输出阻抗r越大, I_R越大，驱动负载的能力越大。
由于内阻是并联会起到分流作用，并且内阻r越小，分流越多，这样导致电流源供给给负载的电流越小，从而限制了最大输出功率，为寻求最大输出功率，需要阻抗匹配，负载R上电压为U_R=I_R×R,和内阻r两端电压一致，即U_R=I_R×R=I_r×r ，又因为I=I_R+I_r。通过推导可知U_R=(I×R×r)/(r+R)，此时，负载端功率：
当R=r时，即阻抗匹配，有最大负载功率Pm=(I^2* R)/4
三、输入、输出阻抗与阻抗匹配的关系
首先我们要明确什么是阻抗匹配？
阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式 。
对于直流电路和低频电路来说阻抗匹配都是为了负载获得最大的输出功率；
对于高频信号阻抗匹配也可以得到最大输出功率，主要目的是防止信号反射。
1.低频
①阻抗匹配（R负载=R内阻）可以保证负载获得最大功率，无论是戴维南等效还是诺顿等效。
②对于纯电阻电路,此结论同样适用于低频电路及高频电路.当交流电路中含有容性或感性阻抗时,结论有所改变,就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等,虚部互为相反数,这叫做共扼匹配。
③在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(可以这么理解:因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的).
如果我们需要输出电流大,则选择小的负载R;
如果我们需要输出电压大,则选择大的负载R;
如果我们需要输出功率最大,则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
有时阻抗不匹配还有另外一层意思,例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的,如果负载条件改变了,则可能达不到原来的性能,这时我们也会叫做阻抗失配。
2.高频
对于高频信号，发射端与传输线要阻抗匹配，传输线要与接收端阻抗匹配，也就是发射端输出阻抗=传输线特征阻抗=接收端输入阻抗，这样信号传输不会有反射信号，就比如光沿着均匀介质传播才不会有反射。传输线有阻抗是因为比如闭路电视线同轴线缆，存在分布电容、分布电感等，就存在阻抗。
当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状.如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等(即不匹配)时,在负载端就会产生反射.
阻抗匹配主要分为下面两种形式：
第一种是负载阻抗等于信源内阻抗（模值和相位相等），即无反射匹配，负载阻抗可以实现无失真电压传输。
第二种是负载阻抗等于信源阻抗的共扼值（模值相等，相位相反），即共轭匹配，负载阻抗可以得到最大功率。
简单总结：要使负载获得更大的功率，负载的阻抗和源的戴维南等效阻抗成共轭关系就行，满足共轭匹配。
对于单级电路而言，它的输入信号需要来自某个网络或设备，它的输出端要接到某个后级网络或设备上。这个单级电路应该从前级接收尽可能大的功率（电流和电压综合考虑的指标）来做处理，这个时候用上面两条思维实验先看前级的输出阻抗（假设为r），再看本级的输入阻抗（假设为R）。R不同，则从前级获得的功率也不同，要想从前级获得最大的功率，你需要调整本级的输入阻抗R，使R等于r。这时本级电路从前级电路上获得了最大的功率，这个状态叫做阻抗匹配。
更高级一层的概念还有共轭匹配，前级的输出阻抗和后级的输入阻抗由上述的纯实数情况扩展为均为复数，这时要使两者实部相等，虚部相加要等于零。
微波中的传输线特征阻抗匹配，你要在传输线上接入某一级电路，则需要使你的电路的输入阻抗等于传输线的特征阻抗，否则会产生发射，反射回前级的信号会导致前级不稳定。
输入阻抗高，表示该电路吸收的电源(或前一级电路的输出)功率小，电源或前级就能带动更多的负荷。对于测量电路，如电子电压表、示波器等，就要求很高的输入阻抗，以便接入仪表后，对被测电路的影响尽可能地小。
输出阻抗小一些当然好，这样输出功率在信号源的内阻上消耗的功率小，或者说能带动功率更大的负荷。
当然在信号的传输中，要求“阻抗匹配”，即前一级的输出阻抗等于下一级的输入阻抗，这样在级间就不会产生信号反射。
总结
1.电压源电路，输入阻抗越大越好；
2.电流源电路，输入阻抗越小越好；
3.保证最大输出功率，要做到阻抗匹配。
五、电路带负载能力与输入输出阻抗的关系
带负载能力是指，外接器件后，输出的电压或电流大小不受影响的能力。比如，如果一个单片机的引脚输出5伏电压信号，如果接上一个负载后，它的5伏保持不变，那么，它就可以带动这个负载，如果变小，那就说明带不动负载。同样，如果输出的电流能够满足负载的需要，那就说明带负载能力满足要求，反之亦然。
所谓带负载能力，是说电路的输出电阻的大小，和电压源（电流源）中的内阻是一个意思。
所谓的带负载能力强，电流驱动能力大，驱动能力强，这里的强或者说驱动能力大小由它本身这款芯片（或系统）手册上给出的值决定。
例如:
在放大电路中，如果你想负载获得得稳定的电压，即负载大小变化时也能获得稳定的电压，此时就要求放大电路的输出电阻越小越好，这样内阻基本上不参与输出电压的分压，所以负载电阻不管多大它上面的电压基本不变。你完全可以用电压源串一个内阻接负载时的情况分析。
如果放大电路输出可以等效成电流源（如果你想让负载上获得稳定的电流），此时就要求输出输出电阻越大越好（最好无穷大），这样不管负载怎么变化内阻（它是并联的）分得的电流都很小，所以电流很稳定。你完全可以用理想电流源并联一个内阻的情况来分析。
所以在实际电路，你要看它的输出端是想稳定输出电流还是想稳定电压（放大电路中的负反馈类型可以判断出来），如果是想稳定输出电压，说它带负载能力强表示其输出电阻比较小，如果是稳定输出电流，说它带负载能力强表示其输出电阻比较大。
通常，要求输出电阻比较小的情况居多。
有关输入输出阻抗的理解和实际应用，见地址：
(7条消息) 输入输出阻抗，是怎么玩的？你会不？音频耦合电容怎么大小不一？_硬件工程师炼成之路的博客-CSDN博客
作者：HD攻城狮一枚
