单片机硬件进阶心得6:阻抗、输入阻抗、输出阻抗的概念定义
cac55 2024-12-07 09:51 35 浏览 0 评论
前几篇文章中，结合了一些基本的输入输出端口实例，讲解了输入阻抗、输出阻抗在单片机学习成长过程中的理解应用。做单片机一定离不开芯片，要用芯片就一定离不开端口，有端口就有阻抗的问题。所以充分理解阻抗概念，是解决硬件调试问题的必备知识。
而阻抗、输入阻抗、输出阻抗在电子学中是有明确定义的概念，本文将以通俗易懂的文字，对这些概念加以解释。
阻抗定义
在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用 Z 表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。阻抗的单位是欧。我们在解决单片机端口上的相关问题时，通常就把阻抗简单理解为电阻，而或略考虑感抗和容抗的存在。
输入阻抗定义
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，则输入阻抗 Rin 就是 U / I 。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。
输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响。因此，输入阻抗越大越好。
如图1示意图中，P16端口读取按键状态。将P16端口内部的输入阻抗可以简化为对地的电阻r。理想情况下，r为0，经过端口P16的电流为0。
输出阻抗定义
无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0。
但现实中的电压源，则不能做到这一点。我们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。这个跟理想电压源串联的电阻 r ，就是（信号源／放大器输出／电源）的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流！从这个负载上流过，并在这个电阻上产生 I × r 的电压降。这将导致电源输出电压的下降。
如图2示意图中，P12端口驱动一只LED指示灯。P12端口内部的输出阻抗可以简化为对电源的电阻r。理想情况下r为0，P12端口输出高电平为5V电压。如果r越大，则电流I一定时，r上的压降越大，P12端口输出高电平的电压则越低。
众所周知，我们希望电路输入阻抗无穷大、输出阻抗无穷小。但是，如果我的电路输入阻抗就是很小，或者输出阻抗就是很大，我该怎么办呢？下一篇将结合一个实际应用电路，给出了如何去调节输入输出阻抗的办法，欢迎关注！
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