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上海成丰线缆有限公司
上海成丰线缆|一文看懂电阻、阻抗、特性阻抗。

2022-10-11 08:34:00

  对于音视频从业人员来说电阻、阻抗、特性阻抗是常常会混淆的概念,因为它们的单位都是欧姆(Ω)。但是它们各自的概念又非常重要,如果不清楚会用模拟的思路考虑数字系统,用模拟线缆传输数字信号,导致数字信号传输的误码、抖动、传输距离大大缩短等问题。因此今天让我们一起重温下电阻、阻抗、特性阻抗的基础知识

  电阻

  先从最简单的电阻开始,在直流电中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,电阻的单位是欧姆(Ω),世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的大小差异而已。电阻很小的物质称作良导体,电阻很大的物质称作绝缘体。

  阻抗

  而阻抗和电阻不是相同的东西,阻抗是一个比电阻大的概念。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,阻抗的单位也是欧姆(Ω)。在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是欧姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率越高则容抗越小感抗越大,频率越低则容抗越大而感抗越小。因此阻抗是由电阻、感抗和容抗三者组成,但不是三者简单相加。容抗和感抗还有相位角度的问题,具有向量上的关系式,交流电在电抗上电压与电流的相位不同。在电感上电压超前电流90度;在电容上电压滞后电流90度。所以阻抗是电阻与容抗和感抗在向量上的和,称为矢量和。对于一个具体电路,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。

  特征阻抗

  最后我们讲讲特性阻抗又称"特征阻抗"(Characteristic impedance),它不是直流电阻,也不是交流阻抗,属于长线传输中的概念。在高频范围内,信号传输过程中,信号沿到达的地方,信号线和参考平面(电源或地平面)间由于电场的建立,会产生一个瞬间电流,如果传输线是各向同性的,那么只要信号在传输,就始终存在一个电流I,而如果信号的输出电平为V,在信号传输过程中,传输线就会等效成一个电阻,大小为V/I,把这个等效的电阻称为传输线的特性阻抗Z0。特性阻抗的单位也为欧姆(Ω)。特性阻抗的定义比较深奥,接下来的内容我们可以理解和记住。影响特性阻抗的因素有:塑料的介电常数(与电容也有关)、线缆的结构尺寸、屏蔽方式、频率等,也就是和线缆长度无关 ,可以理解为线缆上的阻抗恒定。

  我们常说“无线话筒馈线的阻抗为50欧姆“这里的阻抗实际是指特性阻抗,简称阻抗。因此常说的同轴线50Ω/75Ω,对绞线100Ω/110Ω/120Ω都是指特性阻抗。

  另外和特性阻抗关联的阻抗匹配也是数字系统中非常重要的概念,数字信号在传输过程中,因为数据收发器与传输线缆之间的阻抗不匹配而引起的反射被称为回波反射 (Return loss) 。回波反射会造成抖动,误码影响信号传输的质量,也是信号衰减的主要因素。同时接插件也有阻抗匹配的问题,线缆特性阻抗正确但是接插件不匹配,同样会引起回波反射。所以为了保证数字信号传输的稳定性,我们强烈推荐50Ω/75Ω同轴线使用对应特性阻抗的冷压式BNC,因为焊接的Q9头阻抗值是不确定的,而且驻波比很差。

  SC1VFCH7 50-5-1

  DSC1VFCH7 75-5-1

  本期内容由浅入深介绍了电阻、阻抗、特性阻抗以及阻抗匹配的基础知识。在数字时代已经全面到来的时代, 音视频系统的质量与这些知识息息相关。

  *部分图片来源于网络