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【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-18，（知识点：传输线阻抗匹配方式）

news 2025/7/26 19:59:55

1、题目

2、解答

3、相关知识点

串联匹配

并联匹配

AC 匹配（交流匹配）

变压器匹配

巴伦（Balun）匹配

肖特基二极管终端匹配

题目汇总版：

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【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-18，（知识点：传输线阻抗匹配方式）

这是一道大疆笔试题

1、题目

本题主要考查传输线的阻抗匹配和端接方式相关知识。我们需要对每个选项进行分析，判断其是否属于传输线的阻抗匹配和端接方式。

串联匹配是在信号源端与传输线之间串联一个电阻，使信号源输出的阻抗与传输线的特征阻抗相匹配。这种方式能够有效抑制信号反射，属于传输线的阻抗匹配和端接方式，A 正确。

并联终端匹配是在传输线的负载端并联一个电阻，使并联后的总阻抗等于传输线的特征阻抗，从而吸收传输到负载端的反射信号，属于传输线的阻抗匹配和端接方式，B 正确。

AC 终端匹配是在传输线和负载之间串联一个电容，再并联一个电阻到地，这种方式既能保证直流偏置不受影响，又能实现交流信号的阻抗匹配，属于传输线的阻抗匹配和端接方式，C 正确。

肖特基二极管终端匹配是利用肖特基二极管的低正向压降和快速开关特性，将传输线上的过冲和下冲电压钳位在一定范围内，从而减少信号反射，属于传输线的阻抗匹配和端接方式，D 正确。

综上，答案是ABCD。

传输线阻抗匹配是指通过调整传输线和负载的阻抗关系，使信号在传输过程中尽可能减少反射，实现信号的高效传输。以下是几种常见的传输线阻抗匹配方式：

原理：在信号源端与传输线之间串联一个电阻，这个电阻与信号源内阻以及传输线的特征阻抗共同作用，使信号源输出的阻抗与传输线的特征阻抗相匹配。
适用场景及效果：主要用于源端匹配，能够有效抑制信号反射。当信号从源端发出时，由于串联电阻的存在，减少了信号源内阻与传输线阻抗不匹配造成的反射。例如在一些数字电路的高速信号传输中，如 FPGA 的高速数据输出接口，通过串联匹配电阻可以减少信号的振铃和过冲现象，提高信号质量。
电阻取值：

原理：在传输线的负载端并联一个电阻，使并联后的总阻抗等于传输线的特征阻抗。常见的有终端并联到地和终端并联到电源两种方式。
适用场景及效果：用于终端匹配，能够吸收传输到负载端的反射信号。在高速数据传输的接收端，如以太网接口的信号接收，通过并联匹配电阻可以有效减少信号反射，保证数据的正确接收。
电阻取值：

原理：在传输线和负载之间串联一个电容，再并联一个电阻到地。电容起到隔直流通交流的作用，电阻则用于匹配阻抗。这种方式既能保证直流偏置不受影响，又能实现交流信号的阻抗匹配。
适用场景及效果：适用于那些对直流偏置有要求的电路，如一些射频电路或包含直流偏置的模拟信号传输。例如在射频收发模块中，使用 AC 匹配可以在不影响直流偏置的情况下，有效减少射频信号的反射，提高信号的传输效率。
元件取值：电容的取值要足够大，以保证在信号频率范围内其容抗可以忽略不计；电阻的取值则需要根据传输线特征阻抗和负载情况来确定，使交流信号的阻抗匹配。

原理：利用变压器的阻抗变换特性，通过调整变压器的匝数比，将负载阻抗变换为与传输线特征阻抗相匹配的值。变压器初级线圈连接传输线，次级线圈连接负载。
适用场景及效果：常用于射频电路和音频电路等，不仅能实现阻抗匹配，还能起到电气隔离的作用。在射频通信系统中，变压器匹配可以在不同阻抗的电路模块之间进行信号传输，同时隔离直流信号，减少干扰。
匝数比计算：

原理：巴伦是一种将平衡信号转换为不平衡信号，或者将不平衡信号转换为平衡信号的器件，同时也能实现阻抗变换。它可以将传输线的阻抗与负载的阻抗进行匹配，并且在平衡与不平衡电路之间起到桥梁作用。
适用场景及效果：广泛应用于射频、微波电路以及一些需要平衡 - 不平衡转换的信号传输系统中。比如在天线接口电路中，使用巴伦可以将天线的平衡输出转换为不平衡输入，同时实现天线与射频前端电路之间的阻抗匹配，提高信号的发射和接收效率。
类型及特点：巴伦有多种类型，如传输线变压器巴伦、微带线巴伦等，不同类型适用于不同的频率范围和应用场景。

定义：肖特基二极管终端匹配是利用肖特基二极管的低正向压降和快速开关特性，将传输线上的过冲和下冲电压钳位在一定范围内，从而减少信号反射。
原理：肖特基二极管的正向导通电压较低（一般在 0.3V - 0.5V 之间），当传输线上出现过冲电压时，二极管正向导通，将过冲电压钳位在二极管的正向导通电压附近；当下冲电压出现时，二极管反向击穿（如果是双向肖特基二极管）或利用另一个二极管正向导通，将下冲电压钳位。
适用场景：在高速数字电路中，如高速计算机总线、高速通信接口等，信号的上升沿和下降沿非常陡峭，容易产生过冲和下冲现象，使用肖特基二极管终端匹配可以有效抑制这些现象，提高信号的完整性。

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