中心論題：

• 改變阻抗力
• 調整傳輸線
• 阻抗匹配的研究
• 將訊號的傳輸看成軟管送水澆花
• 傳輸線之終端控管技術
• 特性阻抗

解決方案：

• 串聯終端匹配
• 並聯終端匹配

阻抗匹配（Impedance matching）是shi微wei波bo電dian子zi學xue裏li的de一yi部bu分fen，主zhu要yao用yong於yu傳chuan輸shu線xian上shang，來lai達da至zhi所suo有you高gao頻pin的de微wei波bo信xin號hao皆jie能neng傳chuan至zhi負fu載zai點dian的de目mu的de，不bu會hui有you信xin號hao反fan射she回hui來lai源yuan點dian，從cong而er提ti升sheng能neng源yuan效xiao益yi。
　　
大體上，阻抗匹配有兩種

，一種是透過改變阻抗力（lumped-circuit matching），另一種則是調整傳輸線的波長（transmission line matching）。
　　
要匹配一組線路，首先把負載點的阻抗值
，除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化，然後把數值劃在史密夫圖表上。
　　
改變阻抗力
badianronghuodianganyufuzaichuanlianqilai，jikezengjiahuojianshaofuzaidezukangzhi
，zaitubiaoshangdedianhuiyanzhudaibiaoshishudianzudeyuanquanzoudong。ruguobadianronghuodianganjiedi，shouxiantubiaoshangdedianhuiyituzhongxinxuanzhuan180度，然後才沿電阻圈走動，再沿中心旋轉180度。重覆以上方法直至電阻值變成1，即可直接把阻抗力變為零完成匹配。
　　
調整傳輸線
由負載點至來源點加長傳輸線，在圖表上的圓點會沿著圖中心以逆時針方向走動，直至走到電阻值為1的圓圈上，即可加電容或電感把阻抗力調整為零，完成匹配。
　　
阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)則(ze)傳(chuan)輸(shu)功(gong)率(lv)大(da)，對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan)來(lai)講(jiang)，單(dan)它(ta)的(de)內(nei)阻(zu)等(deng)於(yu)負(fu)載(zai)時(shi)
，輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)最(zui)大(da)，此(ci)時(shi)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)。最(zui)大(da)功(gong)率(lv)傳(chuan)輸(shu)定(ding)理(li)，如(ru)果(guo)是(shi)高(gao)頻(pin)的(de)話(hua)，就(jiu)是(shi)無(wu)反(fan)射(she)波(bo)。對(dui)於(yu)普(pu)通(tong)的(de)寬(kuan)頻(pin)放(fang)大(da)器(qi)
，輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)50Ω，功率傳輸電路中需要考慮阻抗匹配
，可是如果信號波長遠遠大於電纜長度
，即纜長可以忽略的話，就無須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時,要求負載阻抗要和傳輸線的特征阻抗相等,此時的傳輸不會產生反射,這表明所有能量都被負載吸收了.反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時
，為了防止信號的反射，要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個大約的數字,一般規定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對絞線則為100歐姆,隻是取個整而已,為了匹配方便。
　　
阻抗從字麵上看就與電阻不一樣，其中隻有一個阻字是相同的
，而另一個抗字呢？簡單地說
，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗

；周延一點地說，阻抗就是電阻、電dian容rong抗kang及ji電dian感gan抗kang在zai向xiang量liang上shang的de和he。在zai直zhi流liu電dian的de世shi界jie中zhong，物wu體ti對dui電dian流liu阻zu礙ai的de作zuo用yong叫jiao做zuo電dian阻zu
，世shi界jie上shang所suo有you的de物wu質zhi都dou有you電dian阻zu
，隻zhi是shi電dian阻zu值zhi的de大da小xiao差cha異yi而er已yi。電dian阻zu小xiao的de物wu質zhi稱cheng作zuo良liang導dao體ti，電dian阻zu很hen大da的de物wu質zhi稱cheng作zuo非fei導dao體ti，而er最zui近jin在zai高gao科ke技ji領ling域yu中zhong稱cheng的de超chao導dao體ti，則ze是shi一yi種zhong電dian阻zu值zhi幾ji近jin於yu零ling的de東dong西xi。但dan是shi在zai交jiao流liu電dian的de領ling域yu中zhong則ze除chu了le電dian阻zu會hui阻zu礙ai電dian流liu以yi外wai，電dian容rong及ji電dian感gan也ye會hui阻zu礙ai電dian流liu的de流liu動dong，這zhe種zhong作zuo用yong就jiu稱cheng之zhi為wei電dian抗kang

，意yi即ji抵di抗kang電dian流liu的de作zuo用yong。電dian容rong及ji電dian感gan的de電dian抗kang分fen別bie稱cheng作zuo電dian容rong抗kang及ji電dian感gan抗kang，簡jian稱cheng容rong抗kang及ji感gan抗kang。它ta們men的de計ji量liang單dan位wei與yu電dian阻zu一yi樣yang是shi奧ao姆mu，而er其qi值zhi的de大da小xiao則ze和he交jiao流liu電dian的de頻pin率lv有you關guan係xi
，頻pin率lv愈yu高gao則ze容rong抗kang愈yu小xiao感gan抗kang愈yu大da
，頻pin率lv愈yu低di則ze容rong抗kang愈yu大da而er感gan抗kang愈yu小xiao。此ci外wai電dian容rong抗kang和he電dian感gan抗kang還hai有you相xiang位wei角jiao度du的de問wen題ti，具ju有you向xiang量liang上shang的de關guan係xi式shi，因yin此ci才cai會hui說shuo：阻抗是電阻與電抗在向量上的和。
　　
阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內部阻抗互相適配
，得到最大功率輸出的一種工作狀態。對於不同特性的電路
，匹配條件是不一樣的。
　　
在純電阻電路中
，當負載電阻等於激勵源內阻時
，則輸出功率為最大，這種工作狀態稱為匹配
，否則稱為失配。
　　
當(dang)激(ji)勵(li)源(yuan)內(nei)阻(zu)抗(kang)和(he)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)含(han)有(you)電(dian)抗(kang)成(cheng)份(fen)時(shi)
，為(wei)使(shi)負(fu)載(zai)得(de)到(dao)最(zui)大(da)功(gong)率(lv)，負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)與(yu)內(nei)阻(zu)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)共(gong)扼(e)關(guan)係(xi)，即(ji)電(dian)阻(zu)成(cheng)份(fen)相(xiang)等(deng)，電(dian)抗(kang)成(cheng)份(fen)隻(zhi)數(shu)值(zhi)相(xiang)等(deng)而(er)符(fu)號(hao)相(xiang)反(fan)。這(zhe)種(zhong)匹(pi)配(pei)條(tiao)件(jian)稱(cheng)為(wei)共(gong)扼(e)匹(pi)配(pei)。

阻抗匹配的研究
zaigaosudeshejizhong，zukangdepipeiyufouguanxidaoxinhaodezhiliangyoulie。zukangpipeidejishukeyishuoshifengfuduoyang

，danshizaijutidexitongzhongzenyangcainengbijiaohelideyingyong，xuyaohengliangduogefangmiandeyinsu。liruwomenzaixitongzhongshejizhong，henduocaiyongdedoushiyuanduandechuanlianpipei。duiyushenmeqingkuangxiaxuyaopipei，caiyongshenmefangshidepipei，weishenmecaiyongzhezhongfangshi。
　　
例如：差分的匹配多數采用終端的匹配；時鍾采用源段匹配
；
　　
a.串聯終端匹配
串聯終端匹配的理論出發點是在信號源端阻抗低於傳輸線特征阻抗的條件下，在信號的源端和傳輸線之間串接一個電阻R，使源端的輸出阻抗與傳輸線的特征阻抗相匹配

，抑製從負載端反射回來的信號發生再次反射.
　　
串聯終端匹配後的信號傳輸具有以下特點：由於串聯匹配電阻的作用，驅動信號傳播時以其幅度的50％向負載端傳播；信號在負載端的反射係數接近＋1，因此反射信號的幅度接近原始信號幅度的50％；反射信號與源端傳播的信號疊加，使負載端接受到的信號與原始信號的幅度近似相同
；負載端反射信號向源端傳播
，到達源端後被匹配電阻吸收
；反射信號到達源端後，源端驅動電流降為0
，直到下一次信號傳輸。
　　
相對並聯匹配來說
，串聯匹配不要求信號驅動器具有很大的電流驅動能力。
　　
xuanzechuanlianzhongduanpipeidianzuzhideyuanzehenjiandan
，jiushiyaoqiupipeidianzuzhiyuqudongqideshuchuzukangzhiheyuchuanshuxiandetezhengzukangxiangdeng。lixiangdexinhaoqudongqideshuchuzukangweiling，shijidequdongqizongshiyoubijiaoxiaodeshuchuzukang，erqiezaixinhaodedianpingfashengbianhuashi，shuchuzukangkenengbutong。birudianyuandianyawei＋4.5V的CMOS驅動器

，在低電平時典型的輸出阻抗為37Ω，在高電平時典型的輸出阻抗為45Ω[4]；TTL驅動器和CMOS驅動一樣
，其輸出阻抗會隨信號的電平大小變化而變化。因此，對TTL或CMOS電路來說，不可能有十分正確的匹配電阻
，隻能折中考慮。
鏈lian狀zhuang拓tuo撲pu結jie構gou的de信xin號hao網wang路lu不bu適shi合he使shi用yong串chuan聯lian終zhong端duan匹pi配pei
，所suo有you的de負fu載zai必bi須xu接jie到dao傳chuan輸shu線xian的de末mo端duan。否fou則ze，接jie到dao傳chuan輸shu線xian中zhong間jian的de負fu載zai接jie受shou到dao的de波bo形xing就jiu會hui象xiang圖tu3.2.5中C點dian的de電dian壓ya波bo形xing一yi樣yang。可ke以yi看kan出chu，有you一yi段duan時shi間jian負fu載zai端duan信xin號hao幅fu度du為wei原yuan始shi信xin號hao幅fu度du的de一yi半ban。顯xian然ran這zhe時shi候hou信xin號hao處chu在zai不bu定ding邏luo輯ji狀zhuang態tai，信xin號hao的de噪zao聲sheng容rong限xian很hen低di。
　　
串聯匹配是最常用的終端匹配方法。它的優點是功耗小，不會給驅動器帶來額外的直流負載，也不會在信號和地之間引入額外的阻抗；而且隻需要一個電阻元件。

b.並聯終端匹配
並bing聯lian終zhong端duan匹pi配pei的de理li論lun出chu發fa點dian是shi在zai信xin號hao源yuan端duan阻zu抗kang很hen小xiao的de情qing況kuang下xia，通tong過guo增zeng加jia並bing聯lian電dian阻zu使shi負fu載zai端duan輸shu入ru阻zu抗kang與yu傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang相xiang匹pi配pei，達da到dao消xiao除chu負fu載zai端duan反fan射she的de目mu的de。實shi現xian形xing式shi分fen為wei單dan電dian阻zu和he雙shuang電dian阻zu兩liang種zhong形xing式shi。
　　
並聯終端匹配後的信號傳輸具有以下特點：驅動信號近似以滿幅度沿傳輸線傳播；所有的反射都被匹配電阻吸收；負載端接受到的信號幅度與源端發送的信號幅度近似相同。
　　
在zai實shi際ji的de電dian路lu係xi統tong中zhong
，芯xin片pian的de輸shu入ru阻zu抗kang很hen高gao，因yin此ci對dui單dan電dian阻zu形xing式shi來lai說shuo，負fu載zai端duan的de並bing聯lian電dian阻zu值zhi必bi須xu與yu傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang相xiang近jin或huo相xiang等deng。假jia定ding傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang為wei50Ω，則R值為50Ω。如果信號的高電平為5V，則信號的靜態電流將達到100mA。由於典型的TTL或CMOS電路的驅動能力很小，這種單電阻的並聯匹配方式很少出現在這些電路中。
　　
雙shuang電dian阻zu形xing式shi的de並bing聯lian匹pi配pei，也ye被bei稱cheng作zuo戴dai維wei南nan終zhong端duan匹pi配pei
，要yao求qiu的de電dian流liu驅qu動dong能neng力li比bi單dan電dian阻zu形xing式shi小xiao。這zhe是shi因yin為wei兩liang電dian阻zu的de並bing聯lian值zhi與yu傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang相xiang匹pi配pei，每mei個ge電dian阻zu都dou比bi傳chuan輸shu線xian的de特te征zheng阻zu抗kang大da。考kao慮lv到dao芯xin片pian的de驅qu動dong能neng力li
，兩liang個ge電dian阻zu值zhi的de選xuan擇ze必bi須xu遵zun循xun三san個ge原yuan則ze：兩電阻的並聯值與傳輸線的特征阻抗相等；與電源連接的電阻值不能太小
，以免信號為低電平時驅動電流過大；與地連接的電阻值不能太小

，以免信號為高電平時驅動電流過大。
　　
並聯終端匹配優點是簡單易行；顯而易見的缺點是會帶來直流功耗：單電阻方式的直流功耗與信號的占空比緊密相關？；雙shuang電dian阻zu方fang式shi則ze無wu論lun信xin號hao是shi高gao電dian平ping還hai是shi低di電dian平ping都dou有you直zhi流liu功gong耗hao。因yin而er不bu適shi用yong於yu電dian池chi供gong電dian係xi統tong等deng對dui功gong耗hao要yao求qiu高gao的de係xi統tong。另ling外wai，單dan電dian阻zu方fang式shi由you於yu驅qu動dong能neng力li問wen題ti在zai一yi般ban的deTTL、CMOS係統中沒有應用，而雙電阻方式需要兩個元件
，這就對PCB的板麵積提出了要求，因此不適合用於高密度印刷電路板。
　　
當然還有：AC終端匹配

； 基於二極管的電壓鉗位等匹配方式。
　　
將訊號的傳輸看成軟管送水澆花
a.數位係統之多層板訊號線（Signal Line）中，當出現方波訊號的傳輸時

，可將之假想成為軟管（hose）送song水shui澆jiao花hua。一yi端duan於yu手shou握wo處chu加jia壓ya使shi其qi射she出chu水shui柱zhu
，另ling一yi端duan接jie在zai水shui龍long頭tou。當dang握wo管guan處chu所suo施shi壓ya的de力li道dao恰qia好hao，而er讓rang水shui柱zhu的de射she程cheng正zheng確que灑sa落luo在zai目mu標biao區qu時shi，則ze施shi與yu受shou兩liang者zhe皆jie歡huan而er順shun利li完wan成cheng使shi命ming，豈qi非fei一yi種zhong得de心xin應ying手shou的de小xiao小xiao成cheng就jiu
？

b.然ran而er一yi旦dan用yong力li過guo度du水shui注zhu射she程cheng太tai遠yuan，不bu但dan騰teng空kong越yue過guo目mu標biao浪lang費fei水shui資zi源yuan，甚shen至zhi還hai可ke能neng因yin強qiang力li水shui壓ya無wu處chu宣xuan泄xie
，以yi致zhi往wang來lai源yuan反fan彈dan造zao成cheng軟ruan管guan自zi龍long頭tou上shang的de掙zheng脫tuo!不僅任務失敗橫生挫折，而且還大捅紕漏滿臉豆花呢！

c.反之

，當握處之擠壓不足以致射程太近者，則照樣得不到想要的結果。過猶不及皆非所欲，唯有恰到好處才能正中下懷皆大歡喜。

d.上述簡單的生活細節，正可用以說明方波（Square Wave）訊號（Signal）在多層板傳輸線（Transmission Line，係由訊號線、介質層、及接地層三者所共同組成）中所進行的快速傳送。此時可將傳輸線（常見者有同軸電纜Coaxial Cable
，與微帶線Microstrip Line或帶線Strip Line等）看成軟管
，而握管處所施加的壓力
，就好比板麵上“接受端”（Receiver）元件所並聯到Gnd的電阻器一般，可用以調節其終點的特性阻抗（Characteristic Impedance），使匹配接受端元件內部的需求。
　　
傳輸線之終端控管技術（Termination）
a.由上可知當“訊號”在傳輸線中飛馳旅行而到達終點，欲進入接受元件（如CPU或Meomery等大小不同的IC）中工作時
，則該訊號線本身所具備的“特性阻抗”，必(bi)須(xu)要(yao)與(yu)終(zhong)端(duan)元(yuan)件(jian)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)子(zi)阻(zu)抗(kang)相(xiang)互(hu)匹(pi)配(pei)才(cai)行(xing)
，如(ru)此(ci)才(cai)不(bu)致(zhi)任(ren)務(wu)失(shi)敗(bai)白(bai)忙(mang)一(yi)場(chang)。用(yong)術(shu)語(yu)說(shuo)就(jiu)是(shi)正(zheng)確(que)執(zhi)行(xing)指(zhi)令(ling)
，減(jian)少(shao)雜(za)訊(xun)幹(gan)擾(rao)，避(bi)免(mian)錯(cuo)誤(wu)動(dong)作(zuo)”。一旦彼此未能匹配時

，則必將會有少許能量回頭朝向“發送端”反彈，進而形成反射雜訊（Noise）的煩惱。

b.當傳輸線本身的特性阻抗（Z0）被設計者訂定為28ohm時
，則終端控管的接地的電阻器（Zt）也必須是28ohm，如此才能協助傳輸線對Z0的保持，使整體得以穩定在28 ohm的設計數值。也唯有在此種Z0=Zt的匹配情形下
，訊號的傳輸才會最具效率，其“訊號完整性”（Signal Integrity，為訊號品質之專用術語）也才最好。

特性阻抗（Characteristic Impedance）
a.當某訊號方波，在傳輸線組合體的訊號線中
，以高準位（High Level）的正壓訊號向前推進時
，則距其最近的參考層（如接地層）中，理論上必有被該電場所感應出來的負壓訊號伴隨前行（等於正壓訊號反向的回歸路徑Return Path），如此將可完成整體性的回路（Loop）係統。該“訊號”前行中若將其飛行時間暫短加以凍結，即可想象其所遭受到來自訊號線、介質層與參考層等所共同呈現的瞬間阻抗值（Instantanious Impedance）
，此即所謂的“特性阻抗”。　　是故該“特性阻抗”應與訊號線之線寬（w）、線厚（t）、介質厚度（h）與介質常數（Dk）都扯上了關係。

b.阻抗匹配不良的後果
由於高頻訊號的“特性阻抗”（Z0）原詞甚長
，故一般均簡稱之為“阻抗”。讀者千萬要小心，此與低頻AC交流電（60Hz）其電線（並非傳輸線）中
，所出現的阻抗值（Z）並不完全相同。數位係統當整條傳輸線的Z0都能管理妥善，而控製在某一範圍內（±10﹪或 ±5﹪）者，此品質良好的傳輸線，將可使得雜訊減少，而誤動作也可避免。　　但當上述微帶線中Z0的四種變數（w、t
、h、 r）有任一項發生異常，例如訊號線出現缺口時，將使得原來的Z0突然上升（見上述公式中之Z0與W成反比的事實），而無法繼續維持應有的穩定均勻（Continuous）時(shi)，則(ze)其(qi)訊(xun)號(hao)的(de)能(neng)量(liang)必(bi)然(ran)會(hui)發(fa)生(sheng)部(bu)分(fen)前(qian)進(jin)，而(er)部(bu)分(fen)卻(que)反(fan)彈(dan)反(fan)射(she)的(de)缺(que)失(shi)。如(ru)此(ci)將(jiang)無(wu)法(fa)避(bi)免(mian)雜(za)訊(xun)及(ji)誤(wu)動(dong)作(zuo)了(le)。例(li)如(ru)澆(jiao)花(hua)的(de)軟(ruan)管(guan)突(tu)然(ran)被(bei)踩(cai)住(zhu)
，造(zao)成(cheng)軟(ruan)管(guan)兩(liang)端(duan)都(dou)出(chu)現(xian)異(yi)常(chang)，正(zheng)好(hao)可(ke)說(shuo)明(ming)上(shang)述(shu)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)不(bu)良(liang)的(de)問(wen)題(ti)。

c.阻抗匹配不良造成雜訊
上述部分訊號能量的反彈，將造成原來良好品質的方波訊號，立即出現異常的變形（即發生高準位向上的Overshoot
，與低準位向下的Undershoot，以及二者後續的Ringing）。此等高頻雜訊嚴重時還會引發誤動作，而且當時脈速度愈快時雜訊愈多也愈容易出錯。