在电子电路的复杂世界中，阻抗匹配是一项至关重要的技术，它犹如一座桥梁，连接着信号源、传输线和负载，对电路的性能和稳定性起着决定性作用。下面，我们将深入探讨阻抗匹配的相关知识，包括输入阻抗、输出阻抗、匹配原理、不同频率下的情况以及解决阻抗不匹配的方法。
- 输入阻抗：输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。当在输入端加上一个电压源 U，测量输入端的电流 I，那么输入阻抗 Rin 就是 U/I。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，对电压源的负载就越轻，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，对电流源的负载就越轻。不过，这些结论只适合于低频电路，在高频电路中，还需要考虑阻抗匹配问题。此外，如果要获取输出功率，同样需要考虑阻抗匹配。
- 输出阻抗：无论信号源、放大器还是电源，都存在输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。理想的电压源内阻应该为 0，理想电流源的阻抗应当为无穷大，但实际中的电压源无法做到这一点。通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，这个与理想电压源串联的电阻 r 就是信号源、放大器输出或电源的内阻。当电压源给负载供电时，会有电流 I 从负载上流过，并在电阻上产生 I×r 的电压降，这会导致电源输出电压下降，从而限制了输出功率。同样，一个理想的电流源输出阻抗应该是无穷大，但实际电路无法达到。
阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式，可分为低频和高频两种情况讨论。
- 低频情况：从直流电压源驱动一个负载入手，实际的电压源总有内阻，可将其等效成一个理想的电压源跟一个电阻 r 串联的模型。假设负载电阻为 R，电源电动势为 U，内阻为 r，那么流过电阻 R 的电流为 I = U/(R + r)，负载电阻 R 越小，输出电流越大；负载 R 上的电压为 Uo = IR = U/[1 + (r/R)]，负载电阻 R 越大，输出电压 Uo 越高。电阻 R 消耗的功率为 P = I2R = U2R/(R + r)2。对于一个给定的信号源，其内阻 r 是固定的，而负载电阻 R 由我们选择。当 R = r 时，负载电阻 R 上可获得输出功率 Pmax = U2/(4×r)。即当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得输出功率，这是阻抗匹配的一种情况。此结论同样适用于低频电路。在低频电路中，一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可看成是 “短线”，反射可以不考虑。
- 高频情况：在高频电路中，必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载端就会产生反射。传输线的特征阻抗是由传输线的结构以及材料决定的，与传输线的长度、信号的幅度和频率等均无关。例如，常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为 75Ω，一些射频设备上常用特征阻抗为 50Ω 的同轴电缆，还有特性阻抗为 300Ω 的扁平平行线。为了不产生反射，负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等，这就是传输线的阻抗匹配。
- 纯电阻电路：在中学物理电学中，把一个电阻为 R 的用电器接在一个电动势为 E、内阻为 r 的电池组上，当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率，这就是纯电阻电路的功率匹配。在交流电路中，同样必须满足 R = r 这个条件电路才能匹配。
- 电抗电路：电抗电路比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感元件，工作于低频或高频交流电路。在交流电路中，电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母 Z 表示。其中，电容和电感对交流电的阻碍作用分别称为容抗和感抗。容抗和感抗的值除了与电容和电感本身大小有关之外，还与所工作的交流电的频率有关。在电抗电路中，电阻 R、感抗与容抗的值不能用简单的算术相加，常用阻抗三角形法来计算。电抗电路要做到匹配比纯电阻电路复杂，除了输入和输出电路中的电阻成分要求相等外，还要求电抗成分大小相等符号相反（共轭匹配）；或者电阻成分和电抗成分均分别相等（无反射匹配）。
- 后果：如果阻抗不匹配，会形成反射，能量传递不过去，降低效率；会在传输线上形成驻波，导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时，会产生震荡、辐射干扰等。
- 解决方法
- 使用变压器：可以考虑使用变压器来做阻抗转换，如电视机中的 300Ω 到 75Ω 的阻抗转换器，里面就是一个传输线变压器，将 300Ω 的阻抗变换成 75Ω 的，实现匹配。
- 串联 / 并联电容或电感：在调试射频电路时，常使用串联 / 并联电容或电感的办法来解决阻抗匹配问题。
- 串联 / 并联电阻：一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配，例如高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻；而一些接收器的输入阻抗则比较高，可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如 485 总线接收器，常在数据线终端并联 120 欧的匹配电阻。
- 低频电路：在低频电路中，根据需求选择合适的负载电阻。如果需要输出电流大，则选择小的负载 R；如果需要输出电压大，则选择大的负载 R；如果需要输出功率，则选择跟信号源内阻匹配的电阻 R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时也会叫做阻抗失配。
- 高频电路：在高频电路（包括高速数字电路）中，必须考虑反射问题。为了不产生反射，负载阻抗与传输线的特征阻抗应该相等。如果不匹配，会产生震荡、辐射干扰等问题。
输入阻抗与输出阻抗广泛存在于各级电子电路、各类测量仪器及各种电子元器件中。
- 输入阻抗：输入阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗。对于不同的电路，输入阻抗值的大小要求不一样。例如，万用表中电压挡的输入阻抗（称为电压灵敏度）越高，对被测电路的分流就越小，测量误差也就越小；而电流挡的输入阻抗越低，对被测电路的分压就越小，测量误差也越小。对于功率放大器，当信号源的输出阻抗与放大电路的输入阻抗相等时即称阻抗匹配，这时放大电路就能在输出端获得功率。
- 输出阻抗：输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗。电压源要求输出阻抗要低，而电流源的输出阻抗要高。对于放大电路来讲，输出阻抗的值表示其承担负载的能力，通常输出阻抗小，承担负载的能力就强。如果输出阻抗与负载不能匹配时，可加接变压器或网络电路来达到匹配。例如，晶体管放大器与扬声器之间通常接有输出变压器，放大器的输出阻抗与变压器的初级阻抗相匹配，变压器的次级阻抗与扬声器的阻抗相匹配，变压器通过初次级绕组的匝数比来变换阻抗比。
