驱动电路、输入阻抗及输出阻抗

输入、输出阻抗与带负载能力(驱动能力)

1．驱动电路(Drive Circuit)，位于主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路（即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管），称为驱动电路。 功率驱动电路：一般情况下，无论是数字电路还是模拟电路，为了减小功耗，那么在内部信号处理和计算的时候，电压、电流比较小，那么这些信号对外部的驱动能力也就很小。但是比如电机等一些外部设备，他们的功率比较高，如果直接用这些内部计算得到的信号去驱动它们显然是不行的，那么就需要有功率驱动电路了，由这些控制信号来控制功率驱动电路，再由功率驱动电路产生大功率信号，来驱动外部设备（如：电机）。

NPN三极管驱动继电器电路

注：当三极管由导通变为截止时，继电器产生一个较大的自感电压，二极管的作用是消除这个感生电动势，吸收改电动势（反向续流）。

输入、输出阻抗与带负载能力(驱动能力)

※ 注：输入、输出阻抗与带负载能力（驱动能力）

对于带负载能力，可以理解为输出功率的大小。一般大功率的功放用MOSFET管，因为它的内阻更小。

一般地，运算放大器输入阻抗越大越好，输出阻抗越小越好。若输入信号源的电压和内阻是不变的，则放大器的输入电阻越大（即高输入阻抗），从信号源取得的电流就越小，而在信号源内阻上的压降也就越小，信号电压就能以尽可能小的损失加到放大器的输入端；若放大器的输出电阻越小（即低输出阻抗），根据电阻串联分压原理，信号源电压（放大器的输出电压）在内阻Rs（输出阻抗）上的损失也越小，负载就会获得尽可能高的输出电压，常称之为“负载能力强”，即放大器可以带动功率更大，内阻更小的负载。

2．输入阻抗和输出阻抗小结

（1）输入阻抗

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。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一样，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；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好(注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。

（2）输出阻抗

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，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

输入、输出阻抗与带负载能力(驱动能力)

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，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。低输出阻抗还意味着放大器本身会有更低的功耗。在驱动低阻抗负载时，大电流输出也是一种有用的特性。

（3）阻抗匹配

3．上拉和下拉电阻

上拉电阻就是把不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，此电阻还起到限流的作用。同理，下拉电阻是把不确定的信号钳位在低电平。上拉电阻是指器件的输入电流，而下拉指的是输出电流。

拉电阻的作用：

（1）防止输入端悬空，在引脚悬空时有确定的状态

（2）通过上拉或下拉来增加或减小驱动电流

（3）增加高电平输出时的驱动能力；为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

（4）改变电平的电位，常用在TTL-CMOS匹配；当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3~5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

（5）为OC门提供电流；OC门电路必须加上拉电阻才能使用。

（6）长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大。

三极管上拉电阻 三极管下拉电阻

4．W=VA×功率因数（其中，W是有功功率，VA是视在功率）

——陈宇栋 2014/3/14