输出阻抗

物理现象

阻抗是电路或设备对电流的阻力，输出阻抗是在出口处测得的阻抗。阻抗越小，驱动更大负载的能力就越高。

简介

输出阻抗（output impedance) 含独立电源网络输出端口的等效电压源(戴维南等效电路）或等效电流源（诺顿等效电路）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。

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，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。

现实中的电压源，则做不到这一点，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I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，从而限制了最大输出功率。同样的，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。

输出阻抗，是指电路负载从电路输出端口反着看进电路时电路所等效的阻抗，其实主要是针对能量源或者输出电路来说的，是能量源在输出端测到的阻抗，俗称内阻。

相关比较

输入阻抗和输出阻抗在很多地方都用到，非常重要。

首先，输入阻抗和输出阻抗是相对的，我们先要明白阻抗的意思。

阻抗，简单的说就是阻碍作用，是广义上的等效电阻。

引入输入阻抗和输出阻抗这两个词，最大的目的是在设计电路中，要提高效率，即要达到阻抗匹配，达到最佳效果。

有了输入输出阻抗这两个词，还可以方便两个电路独立的分开来设计。当A电路中输入阻抗和B电路的输出阻抗相同（或者在一定范围）时，两个电路就可不作任何更改，直接组合成一个更复杂的电路（或者系统）。

由上也可以得出：输入阻抗和输出阻抗实际上就是等效电阻，单位与电阻相同。

分析

输出阻抗就是一个信号源的内阻，阻抗越小，驱动更大负载的能力就越高。输出阻抗是在出口处测得的阻抗。输出阻抗对电路的影响无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。对于一个理想的电压源（包括电源），内阻应该为0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。现实中的电压源，则做不到这一点，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I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，从而限制了最大输出功率。同样的，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。

阻抗

输入阻抗和输出阻抗在很多地方都用到，非常重要。输入阻抗和输出阻抗是相对的，我们先要明白阻抗的意思。

阻抗，简单的说就是阻碍作用，是广义上的等效电阻，单位与电阻相同。

我们以打沙包为例来理解阻抗：

假如您是一名拳击运动员，您肯定知道，在练习拳击时，沙包里面的沙是有讲究的，一个重量合适、硬度合适的沙包，您打上去会感觉很舒服。但是，如果哪一天我把沙包做了手脚，例如，里面换成了铁沙，您还是用以前的力打上去，沙包变重了，打不动会产生很大的反弹力，您的手可能就会受不了。相反，如果我把里面换成了很轻的东西，如棉花，您一出拳，则可能会扑空，手也可能会脱臼，也受不了。

其实，这就是一个阻抗的典型表现。您相当于是能量源，沙包就相当于负载，里面装的东西相当于负载的阻抗，因为沙包本身阻抗的存在，所以您作为能量源，要输出力，或者说输出能量，才可以将沙包这个负载移动。

阻抗分类

输入阻抗

所谓电压源驱动，可以理解为没有内阻且总是充满能量的恒压电池作为能量源，给负载供电。

一个类似于能量源的电压源U，加到负载的两端，产生的电流I，那么负载的阻抗Rin就是U/I。负载上消耗的功率P=UI=U2/Rin，由公式可知，这里的Rin总是起到减少电流I的作用，Rin越大，负载消耗的能量就越小；这里负载的阻抗就是负载的输入阻抗。

与电压源驱动的电路正好相反，电流源驱动可以理解为一个电流恒定的能量源I，给负载供电。

由欧姆定律可知，产生的电压为U=I*Rin，负载消耗的功率为P=U*I=I2*Rin，由公式可知，这里负载输入阻抗Rin起到增大功率的作用，恒流源驱动的电路，电阻越大，负载两端电压越高，消耗的功率越大。

输出阻抗

与输入阻抗相对应的，是输出阻抗。

电压源在加到负载上时，除了在负载端消耗能量，自身也会产生能量的消耗，这里是因为电压源在输出能量的时候，内部存在阻碍能量输出的阻抗，比如电池的内阻。比如恒压源U，输出阻抗为Rout，负载端电压为Ur，负载R，电流为I=U/(Rout+R)，负载端电压Ur=I*R=U*R/(Rout+R)，负载产生的功率为P=Ur*I=U2*R/(Rout+R)2。由此公式可知，输出阻抗越小，驱动负载的能力越大。

对于电流源驱动的电路，也存在输出阻抗，输出阻抗并联在恒流源两端。

电流源输出恒定电流I，一部分In消耗在内阻Rout上，剩余的电流Ir消耗在负载R上，由此可知，负载R上电压为Ur=Ir*R，和内阻Rout两端电压一致，即Ur=Ir*R=In*Rout，又因为I=Ir+In通过推导可知Ur=I* Rout * R /( Rout+R)，负载端功率：

P=Ur*Ir=Ur2/R=I2*R*Rout2/( Rout+R)2= I2 *Rout2/( R+Rout2/R+2Rout)

由此可知，在R=Rout时，外端负载P最大。因此，对于恒流源负载，要想获得最大功率，需要将负载的电阻值和电流源的内阻匹配一致，即尽量趋近同一个值。

作用

引入输入阻抗和输出阻抗这两个词，最大的目的是在设计电路中，要提高效率，即要达到阻抗匹配，达到最佳效果。

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