阻抗

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在具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一個複數,實部稱為電阻,虛部稱為電抗,其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗,電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。 阻抗的單位是歐。

釋義

詞名

  阻抗:zǔ kàng   英文名稱:impedance

物理名詞

正弦交變電路中阻抗大小表達

  阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

心理學名詞

  阻抗,本質上是人對於心理咨詢過程中自我暴露與自我變化的抵抗,它可表現為人們對於某種焦慮情緒的迴避,或對某種痛苦經歷的否認。

物理阻抗

在電流中

  在電流中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻。除了超導體外,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體,如金屬等;電阻極大的物質稱作絕緣體,如木頭和塑料等。還有一種介於兩者之間的導體叫做半導體,而超導體則是一種電阻值等於零的物質,不過它要求在足夠低的溫度和足夠弱的磁場下,其電阻率才為零。   在直流電和交流電中,電阻對兩種電流都有阻礙作用;作為常見元器件,除了電阻還有電容和電感,這兩者對交流電和直流電的作用就不像電阻那樣都有阻礙作用了。電容是「隔直通交」,就是對直流電有隔斷作用,就是直流不能通過,而交流電可以通過,而且隨著電容值的XX或者交流電的XX,電容對交流電的阻礙作用越小,這種阻礙作用可以理解為「電阻」,但是不等同於電阻,這是一種電抗的,電抗和電阻單位一樣,合稱「阻抗」。當然,準確的說,「阻抗」應該有三個部分,除了這兩個,就是「感抗」。感抗就是電感對電流的阻礙作用,和電容不同,電感對直流電無阻礙作用(如果嚴謹的研究的話,在通電達到飽和之前的那個短暫的幾毫秒的暫態內,也是有阻礙的)對交流有阻礙作用,感抗的單位和容抗以及電阻的單位都一樣是歐姆。   電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關係,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關係式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對於一個具體電路,阻抗不是不變的,而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯電路中,電路的阻抗一般來說比電阻大。當該串聯電路達到諧振的時候,也就是阻抗減小到最小值。在電感和電容並聯電路中,諧振的時候阻抗增加到最大值,這和串聯電路相反

在音響器材中

  在音響器材中,擴音機與喇叭的阻抗多設計為8歐姆,因為在這個阻抗值下,機器有最佳的工作狀態。其實喇叭的阻抗是隨著頻率高低的不同而變動的,喇叭規格中所標示的通常是一個大略的平均值,現在市面上的產品大都是四歐姆、六歐姆或八歐姆。

耳機阻抗

  耳機的阻抗是其交流阻抗的簡稱,單位為歐姆(Ω)。一般來說,阻抗越小,耳機就越容易出聲、

阻抗耳機

越容易驅動。耳機的阻抗是隨其所重放的音頻信號的頻率而改變的,一般耳機阻抗在低頻最大,因此對低頻的衰減要大於高頻的;對大多數耳機而言,XX輸出阻抗會使聲音更暗更混(此時功放對耳機驅動單元的控制也會變弱),但某些耳機卻需要在高阻抗下才更好聽。如果耳機聲音尖銳刺耳,可以考慮XX耳機插孔的有效輸出阻抗;如果耳機聲音暗淡渾濁,並且是通過功率放大器驅動的,則可以考慮減小有效輸出電阻。   不同阻抗的耳機主要用於不同的場合,在台式機或功放、VCD、DVD、電視、電腦等設備上,常用到的是高阻抗耳機,有些專業耳機阻抗甚至會在200歐姆以上,這是為了與專業機上的耳機插口匹配,此時如果使用低阻抗耳機,一定先要把音量調低再插上耳機,再一點點把音量調上去,防止耳機過載將耳機燒壞或是音圈變形錯位造成破音。而對於各種攜帶型隨身聽,例如CD、MD或MP3,一般會使用低阻抗耳機(通常都在50歐姆以下),這是因為這些低阻抗耳機比較容易驅動,同時還要注意靈敏度要高,對隨身聽、MP3來說靈敏度指標更加重要。當然,阻抗越高的耳機搭配輸出功率大的音源時聲音效果更好。

阻抗公式Z= R+j ( XL–XC)說明

  負載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類型的復物,複合后統稱「阻抗」,寫成數學公式即是:[1]阻抗Z= R+j ( XL –XC) 。其中R為電阻,XL為感抗,XC為容抗。如果( XL–XC) > 0,稱為「感性負載」;反之,如果( XL –XC) < 0稱為「容性負載」。

物理阻抗匹配

什麼是阻抗匹配以及為什麼要阻抗匹配

  阻抗匹配(Impedance matching)在高頻設計中是一個常用的概念,是微波電子學里的一部分,主要用於傳輸線上,來達至所有高頻的微波信號皆能傳至負載點的目的,不會有信號反XX回到源點,從而提升能源效益。   大體上,阻抗匹配有兩種,一種是透過改變阻抗力(lumped-circuit matching),另一種則是調整傳輸線的波長(transmission line matching)。   要匹配一組線路,首先把負載點的阻抗值,除以傳輸線的特性阻抗值來歸一化,然後把數值劃在史密斯圖表上。

改變阻抗力

  把電容或電感與負載串聯起來,即可增加或減少負載的阻抗值,在圖表上的點會沿著代表實數電阻的圓圈走動。如果把電容或電感接地,首先圖表上的點會以圖中心旋轉180度,然後才沿電阻圈走動,再沿中心旋轉180度。重覆以上方法直至電阻值變成1,即可直接把阻抗力變為零完成匹配。

調整傳輸線

  由負載點至來源點加長傳輸線,在圖表上的圓點會沿著圖中心以逆時針方向走動,直至走到電阻值為1的圓圈上,即可加電容或電感把阻抗力調整為零,完成匹配。   阻抗匹配則傳輸功率大,對於一個電源來講,當它的內阻等於負載時,輸出功率最大,此時阻抗匹配。最大功率傳輸定理,如果是高頻的話,就是無反XX波。對於普通的寬頻放大器,輸出阻抗50Ω,功率傳輸電路中需要考慮阻抗匹配,可是如果信號波長遠遠大於電纜長度,即纜長可以忽略的話,就無須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時,要求負載阻抗要和傳輸線的特徵阻抗相等,此時的傳輸不會產生反XX,這表明所有能量都被負載吸收了。反之則在傳輸中有能量損失。高速PCB布線時,為了防止信號的反XX,要求是線路的阻抗為50歐姆。這是個大約的數字,一般規定同軸電纜基帶50歐姆,頻帶75歐姆,對絞線則為100歐姆,只是取個整而已,為了匹配方便。   阻抗從字面上看就與電阻不一樣,其中只有一個阻字是相同的,而另一個抗字呢?簡單地說,阻抗就是電阻加電抗,所以才叫阻抗;周延一點地說,阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質稱作良導體,電阻很大的物質稱作非導體,而最近在高科技領域中稱的超導體,則是一種電阻值幾近於零的東西。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關係,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關係式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。   阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內部阻抗互相適配,得到最大功率輸出的一種工作狀態。對於不同特性的電路,匹配條件是不一樣的。   在純電阻電路中,當負載電阻等於激勵源內阻時,則輸出功率為最大,這種工作狀態稱為匹配,否則稱為失配。   當激勵源內阻抗和負載阻抗含有電抗成份時,為使負載得到最大功率,負載阻抗與內阻必須滿足共扼關係,即電阻成份相等,電抗成份只數值相等而符號相反。這種匹配條件稱為共扼匹配。

一、阻抗匹配的研究

  在高速的設計中,阻抗的匹配與否關係到信號的質量優劣。阻抗匹配的技術可以說是豐富多樣,但是在具體的系統中怎樣才能比較合理的應用,需要衡量多個方面的因素。例如我們在系統中設計中,很多採用的都是源段的串連匹配。對於什麼情況下需要匹配,採用什麼方式的匹配,為什麼採用這種方式。   例如:差分的匹配多數採用終端的匹配;時鐘採用源段匹配;   1. 串聯終端匹配   串聯終端匹配的理論出發點是在信號源端阻抗低於傳輸線特徵阻抗的條件下,在信號的源端和傳輸線之間串接一個電阻R,使源端的輸出阻抗與傳輸線的特徵阻抗相匹配,抑制從負載端反XX回來的信號發生再次反XX。   串聯終端匹配后的信號傳輸具有以下特點:   A 由於串聯匹配電阻的作用,驅動信號傳播時以其幅度的50%向負載端傳播   B 信號在負載端的反XX係數接近+1,因此反XX信號的幅度接近原始信號幅度的50%。   C 反XX信號與源端傳播的信號疊加,使負載端接受到的信號與原始信號的幅度近似相同   D 負載端反XX信號向源端傳播,到達源端后被匹配電阻吸收   E 反XX信號到達源端后,源端驅動電流降為0,直到下一次信號傳輸。   相對並聯匹配來說,串聯匹配不要求信號驅動XX有很大的電流驅動能力。   選擇串聯終端匹配電阻值的原則很簡單,就是要求匹配電阻值與驅動器的輸出阻抗之和與傳輸線的特徵阻抗相等。理想的信號驅動器的輸出阻抗為零,實際的驅動器總是有比較小的輸出阻抗,而且在信號的電平發生變化時,輸出阻抗可能不同。比如電源電壓為+4.5V的CMOS驅動器,在低電平時典型的輸出阻抗為37Ω,在高電平時典型的輸出阻抗為45Ω[4];TTL驅動器和CMOS驅動一樣,其輸出阻抗會隨信號的電平大小變化而變化。因此,對TTL或CMOS 電路來說,不可能有十分正確的匹配電阻,只能折中考慮。   鏈狀拓撲結構的信號網路不適合使用串聯終端匹配,所有的負載必須接到傳輸線的末端。否則,接到傳輸線中間的負載接受到的波形就會象圖3.2.5中C點的電壓波形一樣。可以看出,有一段時間負載端信號幅度為原始信號幅度的一半。顯然這時候信號處在不定邏輯狀態,信號的雜訊容限很低。   串聯匹配是最常用的終端匹配方法。它的優點是功耗小,不會給驅動器帶來額外的直流負載,也不會在信號和地之間引入額外的阻抗;而且只需要一個電阻元件。   2. 並聯終端匹配   並聯終端匹配的理論出發點是在信號源端阻抗很大的情況下,通過增加並聯電阻使負載端輸入阻抗與傳輸線的特徵阻抗相匹配,達到消除負載端反XX的目的。實現形式分為單電阻和雙電阻兩種形式。   並聯終端匹配后的信號傳輸具有以下特點:   A 驅動信號近似以滿幅度沿傳輸線傳播   B 所有的反XX都被匹配電阻吸收   C 負載端接受到的信號幅度與源端發送的信號幅度近似相同。   在實際的電路系統中,晶元的輸入阻抗很高,因此對單電阻形式來說,負載端的並聯電阻值必須與傳輸線的特徵阻抗相近或相等。假定傳輸線的特徵阻抗為50Ω,則R值為50Ω。如果信號的高電平為5V,則信號的靜態電流將達到100mA。由於典型的TTL或CMOS電路的驅動能力很小,這種單電阻的並聯匹配方式很少出現在這些電路中。   雙電阻形式的並聯匹配,也被稱作戴維南終端匹配,要求的電流驅動能力比單電阻形式小。這是因為兩電阻的並聯值與傳輸線的特徵阻抗相匹配,每個電阻都比傳輸線的特徵阻抗大。考慮到晶元的驅動能力,兩個電阻值的選擇必須遵循三個原則:⑴. 兩電阻的並聯值與傳輸線的特徵阻抗相等   ⑵. 與電源連接的電阻值不能太小,以免信號為低電平時驅動電流過大   ⑶. 與地連接的電阻值不能太小,以免信號為高電平時驅動電流過大。   並聯終端匹配優點是簡單易行;顯而易見的缺點是會帶來直流功耗:單電阻方式的直流功耗與信號的占空比緊密相關?;雙電阻方式則無論信號是高電平還是低電平都有直流功耗。因而不適用於電池供電系統等對功耗要求高的系統。另外,單電阻方式由於驅動能力問題在一般的TTL、CMOS系統中沒有應用,而雙電阻方式需要兩個元件,這就對PCB的板面積提出了要求,因此不適合用於高密度印刷電路板。   當然還有:AC終端匹配; 基於二極體電壓鉗位等匹配方式。

二、將訊號的傳輸看成軟管送水澆花

  2.1 數位系統之多層板訊號線(Signal Line)中,當出現方波訊號的傳輸時,可將之假想成為軟管(hose)送水澆花。一端于手握處加壓使其XX出水柱,另一端接在水龍頭。當握管處所施壓的力道恰好,而讓水柱的XX程正確灑落在目標區時,則施與受兩者皆歡而順利完成使命,豈非一種得心應手的小小成就?   2.2 然而一旦用力過度水注XX程太遠,不但騰空越過目標浪費水資源,甚至還可能因強力水壓無處宣泄,以致往來源反彈造成軟管自龍頭上的掙脫!不僅任務失敗橫生挫折,而且還大捅紕漏滿臉豆花呢!   2.3 反之,當握處之擠壓不足以致XX程太近者,則照樣得不到想要的結果。過猶不及皆非所欲,唯有恰到好處才能正中下懷皆大歡喜。   2.4 上述簡單的生活細節正可用以說明方波(Square Wave)訊號(Signal)在多層板傳輸線(Transmission Line,系由訊號線、介質層、及接地層三者所共同組成)中所進行的快速傳送。此時可將傳輸線(常見者有同軸電纜Coaxial Cable,與微帶線Microstrip Line或帶線Strip Line等)看成軟管,而握管處所施加的壓力,就好比板面上「接受端」(Receiver)元件所並聯到Gnd的電阻器一般,可用以調節終點的特性阻抗(Characteristic Impedance),使匹配接受端元件內部的需求。

三、傳輸線之終端控管技術(Termination)

  3.1 由上可知當「訊號」在傳輸線中飛馳旅行而到達終點,欲XX接受元件(如CPU或Meomery等大小不同的IC)中工作時,則該訊號線本身所具備的「特性阻抗」,必須要與終端元件內部的電子阻抗相互匹配才行,如此才不致任務失敗白忙一場。用術語說就是正確執行指令,減少雜訊干擾,避免錯誤動作」。一旦彼此未能匹配時,則必將會有少許能量回頭朝向「發送端」反彈,進而形成反XX雜訊(Noise)的煩惱。   3.2 當傳輸線本身的特性阻抗(Z0)被設計者訂定為28ohm時,則終端控管的接地的電阻器(Zt)也必須是28ohm,如此才能協助傳輸線對Z0的保持,使整體得以穩定在28 ohm的設計數值。也唯有在此種Z0=Zt的匹配情形下,訊號的傳輸才會最具效率,其「訊號完整性」(Signal Integrity,為訊號品質之專用術語)也才最好。

四、特性阻抗(Characteristic Impedance)

  4.1 當某訊號方波,在傳輸線組合體的訊號線中,以高准位(High Level)的正壓訊號向前推進時,則距其最近的參考層(如接地層)中,理論上必有被該電場所感應出來的負壓訊號伴隨前行(等於正壓訊號反向的回歸路徑Return Path),如此將可完成整體性的迴路(Loop)系統。該「訊號」前行中若將其飛行時間暫短加以凍結,即可想象其所遭受到來自訊號線、介質層與參考層等所共同呈現的瞬間阻抗值(Instantanious Impedance),此即所謂的「特性阻抗」。 是故該「特性阻抗」應與訊號線之線寬(w)、線厚(t)、介質厚度(h)與介質常數(Dk)都扯上了關係。   4.2 阻抗匹配不良的後果 由於高頻訊號的「特性阻抗」(Z0)原詞甚長,故一般均簡稱之為「阻抗」。讀者千萬要小心,此與低頻AC交流電(60Hz)其電線(並非傳輸線)中,所出現的阻抗值(Z)並不完全相同。數位系統當整條傳輸線的Z0都能管理妥善,而控制在某一範圍內(±10﹪或±5﹪)者,此品質良好的傳輸線,將可使得雜訊減少,而誤動作也可避免。 但當上述微帶線中Z0的四種變數(w、t、h、 r)有任一項發生異常,例如訊號線出現缺口時,將使得原來的Z0突然上升(見上述公式中之Z0與W成反比的事實),而無法繼續維持應有的穩定均勻(Continuous)時,則其訊號的能量必然會發生部分前進,而部分卻反彈反XX的缺失。如此將無法避免雜訊及誤動作了。例如澆花的軟管突然被踩住,造成軟管兩端都出現異常,正好可說明上述特性阻抗匹配不良的問題。   4.3 阻抗匹配不良造成雜訊。上述部分訊號能量的反彈,將造成原來良好品質的方波訊號,立即出現異常的變形(即發生高准位向上的Overshoot,與低准位向下的Undershoot,以及二者後續的Ringing)。此等高頻雜訊嚴重時還會引發誤動作,而且當時脈速度愈快時雜訊愈多也愈容易出錯。   那麼是否什麼時候都要考慮阻抗匹配?   在普通的寬頻帶放大器中,因為輸出阻抗為50Ω,所以需要考慮在功率傳輸電路中進行阻抗匹配。但是,實際上當電纜的長度對於信號的波長來說可以忽略不計時,就勿需阻抗匹配的。   考慮信號頻率為1MHz,其波長在空氣中為300m,在同軸電纜中約為200m。在通常使用的長度為1m左右的同軸電纜中,是在完全可忽略的範圍之內。

輸入輸出阻抗

一、輸入阻抗

  輸入阻抗是指一個電路輸入端的等效阻抗。在輸入端上加上一個電壓源U,測量輸入端的電流I,則輸入阻抗Rin就是U/I。你可以把輸入端想象成一個電阻的兩端,這個電阻的阻值,就是輸入阻抗。

電機轉子交流阻抗測試儀

輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什麼兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對於電壓驅動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅動,也不會對信號源有影響;而對於電流驅動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。因此,我們可以這樣認為:如果是用電壓源來驅動的,則輸入阻抗越大越好;如果是用電流源來驅動的,則阻抗越小越好(注:只適合於低頻電路,在高頻電路中,還要考慮阻抗匹配問題。)另外如果要獲取最大輸出功率時,也要考慮 阻抗匹配問題。

二、輸出阻抗

  無論信號源或放大器還有電源,都有輸出阻抗的問題。輸出阻抗就是一個信號源的內阻。本來,對於一個理想的電壓源(包括電源),內阻應該為0,或理想電流源的阻抗應當為無窮大。輸出阻抗在電路設計最特別需要注意。   但現實中的電壓源,則不能做到這一點。我們常用一個理想電壓源串聯一個電阻r的方式來等效一個實際的電壓源。這個跟理想電壓源串聯的電阻r,就是(信號源/放大器輸出/電源)的內阻了。當這個電壓源給負載供電時,就會有電流I從這個負載上流過,並在這個電阻上產生I×r的電壓降。這將導致電源輸出電壓的下降,從而限制了最大輸出功率(關於為什麼會限制最大輸出功率,請看後面的「阻抗匹配」一問)。同樣的,一個理想的電流源,輸出阻抗應該是無窮大,但實際的電路是不可能的。

三、阻抗匹配

  阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。我們先從直流電壓源驅動一個負載入手。由於實際的電壓源,總是有內阻的(請參看輸出阻抗一問),我們可以把一個實際電壓源,等效成一個理想的電壓源跟一個電阻r串聯的模型。假設負載電阻為R,電源電動勢為U,內阻為r,那麼我們可以計算出流過電阻R的電流為:I=U/(R+r),可以看出,負載電阻R越小,則輸出電流越大。負載R上的電壓為:Uo=IR=U/[1+(r/R)],可以看出,負載電阻R越大,則輸出電壓Uo越高。再來計算一下電阻R消耗的功率為:   P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2×R×r+r2)   =U2×R/[(R-r)2+4×R×r]   =U2/{[(R-r)2/R]+4×r}   對於一個給定的信號源,其內阻r是固定的,而負載電阻R則是由我們來選擇的。注意式中[(R-r)2/R],當R=r時,[(R-r)2/R]可取得最小值0,這時負載電阻R上可獲得最大輸出功率Pmax=U2/(4×r)。即,當負載電阻跟信號源內阻相等時,負載可獲得最大輸出功率,這就是我們常說的阻抗匹配之一。對於純電阻電路,此結論同樣適用於低頻電路及高頻電路。當交流電路中含有容性或感性阻抗時,結論有所改變,就是需要信號源與負載阻抗的的實部相等,虛部互為相反數,這叫做共扼匹配。在低頻電路中,我們一般不考慮傳輸線的匹配問題,只考慮信號源跟負載之間的情況,因為低頻信號的波長相對於傳輸線來說很長,傳輸線可以看成是「短線」,反XX可以不考慮(可以這麼理解:因為線短,即使反XX回來,跟原信號還是一樣的)。從以上分析我們可以得出結論:如果我們需要輸出電流大,則選擇小的負載R;如果我們需要輸出電壓大,則選擇大的負載R;如果我們需要輸出功率最大,則選擇跟信號源內阻匹配的電阻R。有時阻抗不匹配還有另外一層意思,例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設計的,如果負載條件改變了,則可能達不到原來的性能,這時我們也會叫做阻抗失配。   在高頻電路中,我們還必須考慮反XX的問題。當信號的頻率很高時,則信號的波長就很短,當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時,反XX信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特徵阻抗跟負載阻抗不相等(即不匹配)時,在負載端就會產生反XX。為什麼阻抗不匹配時會產生反XX以及特徵阻抗的求解方法,牽涉到二階偏微分方程的求解,在這裡我們不細說了,有興趣的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特徵阻抗(也叫做特性阻抗)是由傳輸線的結構以及材料決定的,而與傳輸線的長度,以及信號的幅度、頻率等均無關。

例如

  例如,常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75Ω,而一些XX頻設備上則常用特徵阻抗為50Ω的同軸電纜。另外還有一種常見的傳輸線是特性阻抗為300Ω的扁平平行線,這在農村使用的電視天線架上比較常見,用來做八木天線的饋線。因為電視機的XX頻輸入端輸入阻抗為75Ω,所以300Ω的饋線將與其不能匹配。實際中是如何解決這個問題的呢?不知道大家有沒有留意到,電視機的附件中,有一個300Ω到75Ω的阻抗轉換器(一個塑料封裝的,一端有一個圓形的插頭的那個東東,大概有兩個大拇指那麼大)。它裡面其實就是一個傳輸線變壓器,將300Ω的阻抗,變換成75Ω的,這樣就可以匹配起來了。這裡需要強調一點的是,特性阻抗跟我們通常理解的電阻不是一個概念,它與傳輸線的長度無關,也不能通過使用歐姆表來測量。為了不產生反XX,負載阻抗跟傳輸線的特徵阻抗應該相等,這就是傳輸線的阻抗匹配,如果阻抗不匹配會有什麼不良後果呢?如果不匹配,則會形成反XX,能量傳遞不過去,降低效率;會在傳輸線上形成駐波(簡單的理解,就是有些地方信號強,有些地方信號弱),導致傳輸線的有效功率容量降低;功率發XX不出去,甚至會損壞發XX設備。如果是電路板上的高速信號線與負載阻抗不匹配時,會產生震蕩,輻XX干擾等。   當阻抗不匹配時,有哪些辦法讓它匹配呢?第一,可以考慮使用變壓器來做阻抗轉換,就像上面所說的電視機中的那個例子那樣。第二,可以考慮使用串聯/並聯電容或電感的辦法,這在調試XX頻電路時常使用。第三,可以考慮使用串聯/並聯電阻的辦法。一些驅動器的阻抗比較低,可以串聯一個合適的電阻來跟傳輸線匹配,例如高速信號線,有時會串聯一個幾十歐的電阻。而一些接收器的輸入阻抗則比較高,可以使用並聯電阻的方法,來跟傳輸線匹配,例如,485匯流排接收器,常在數據線終端並聯120歐的匹配電阻。

理解阻抗不匹配時的反XX問題

  為了幫助大家理解阻抗不匹配時的反XX問題,我來舉兩個例子:假設你在練習拳擊——打沙包。如果是一個重量合適的、XX合適的沙包,你打上去會感覺很舒服。但是,如果哪一天我把沙包做了手腳,例如,裡面換成了鐵沙,你還是用以前的力打上去,你的手可能就會受不了了——這就是負載過重的情況,會產生很大的反彈力。相反,如果我把裡面換成了很輕很輕的東西,你一出拳,則可能會撲空,手也可能會受不了——這就是負載過輕的情況。另一個例子,不知道大家有沒有過這樣的經歷:就是看不清樓梯時上/下樓梯,當你以為還有樓梯時,就會出現「負載不匹配」這樣的感覺了。當然,也許這樣的例子不太恰當,但我們可以拿它來理解負載不匹配時的反XX情況。

心理學中的阻抗

阻抗

  本質上是人對於心理咨詢過程中自我暴露與自我變化的抵抗,它可表現為人們對於某種焦慮情緒的迴避,或對某種痛苦經歷的否認。阻抗的概念最早由弗洛伊德提出,他將阻抗定義為求助者在自由聯想過程中對於那些使人產生焦慮的記憶認識壓抑,因此,阻抗的意義在於增強個體的自我防禦。弗洛伊德對阻抗的定義強調了潛意識對於個體自由聯想活動的能動作用。而羅傑斯將阻抗看作個體對於自我暴露及其情緒體驗的抵抗,目的在於不使個體的自我認識與自尊受到威脅。這一觀點體現了個體的認知對於自我結構與發展的防護作用。此外,一些行為主義心理學家把阻抗理解為個體對於其行為矯正的不服從。阻抗的表現形式,可以是語言形式或非語言形式,也可以表現為個體對於某種心理咨詢要求的迴避與抵制,或個體對心理咨詢師或其他人的某種敵對或依賴,或流露于個體的特定認知、情感方式,以及對心理咨詢師態度等。

一、講話程度上的阻抗

  包括沉默、寡語和贅言。以沉默最為突出。   沉默可表現為個體拒絕回答咨詢師提出的問題,或長時間的停頓。它是個體對於心理咨詢最積極的、最主動的抵抗。需要注意將阻抗性沉默與反省性的沉默區分開來。   少言寡語通常以短語、簡句及口頭禪(嗯、噢、啊)等形式加以表現。   贅言表現為滔滔不絕地講話,潛在動機可能是減少咨詢師講話的機會,迴避某些核心問題,轉移注意力等。目的在於迴避那些求助者不願接觸的現實問題,以免除由此而產生的焦慮與其他痛苦體驗。

二、講話內容上的阻抗

  常見形式有理論交談、情緒發泄、談論小事和假提問題等。   理論交談是求助者進行自我保護的有效手段之一。例如不停地談論心理治療方法。   情緒發泄可表現為大哭大鬧、淚流不止,或不自然地大笑。   談論小事是最輕微的也是最不易發現的阻抗表現。   假提問題一般涉及心理咨詢的目的、方法、理論基礎及咨詢師的私人情況等。

三、講話方式上的阻抗

  常見的有心理外歸因健忘順從、控制話題和最終暴露等。   心理外歸因嚴重阻礙了個體的自我反省,是自我中心主義的表現。   健忘有很大的任意性,例如二戰中納粹集中營的戚者往往不願意提起往事或對細節表現出記憶模糊。   順從具有隱蔽特點,常使人不易發覺對方潛在的阻抗作用。   控制話題除迴避自己不願談論的內容外還可強化求助者在心理咨詢過程中的自尊與地位。   最終暴露要和猶豫性的最終暴露區別,不能簡單地將最終暴露都視作阻抗的表現。

四、咨詢關係上的阻抗

  最突出的表現有不認真履行心理咨詢的安排、誘惑咨詢師以及請客、送禮等。   不認真履行心理咨詢的安排包括不按時赴約或借故遲到、早退,不認真完成咨詢師安排的作業,不付或延付咨詢費等。遲到是反映阻抗較為可靠的指標。有的求助者取消預約,或在預定時間不來咨詢且事先不通知咨詢師,這通常是極為嚴重的阻抗。不赴約的動機常包括恐懼怨恨。   誘惑咨詢師目的是為了達到控制咨詢關係發展的目的。   請客送禮也表示求助者的某種自我防禦需要及其控制咨詢關係的慾望。   無論哪一種形式,都是對個體的自我保護及對其痛苦經歷的精神防禦。   傳統的精神分析學說十分重視阻抗對於自由聯想的影響,並將對此的解釋與領悟當作精神分析的重要目標之一。   在很多情況下,對於阻抗的認識往往是心理咨詢突破的開端。

心理阻抗產生的原因

主要原因

  卡瓦納認為來自求助者的阻力主要原因有三個:   1.成長必然帶來某種痛苦。例如:求助者可能需要轉變成一個獨立自主的人、可能需要承認自己在欺騙自己,可能再裝假,可能需要面對一種痛苦的抉擇。   2.行為的失調是機能性的。例如以患病為代價換來丈夫的關心,擔心神經症的癥狀一旦去除就必須面對學習上的競爭。例如飲酒過度只是為了掩蓋其工作上的失敗、婚姻中的不幸等。   3.求助者可能帶有某種反抗心理咨詢的動機。例如咨詢只是為了尋求肯定或聲討某人,或想證實自己與眾不同或咨詢師對自己也無能為力,或是並無發自內心的求治動機。

應對阻抗的要點

  1.解除戒備心理   2.正確地進行診斷和分析   3.以誠懇幫助對方的態度對待阻力   4.處理沉默現象:   有時沉默的感覺來自於咨詢師,故需首先判斷沉默真的存在嗎?   大部分由求助者引起的。   懷疑型   茫然型   情緒型   思考型:凝視空間中的某一點   內向型   反抗型   調整多話狀態:   與咨詢師有關的原因:   咨詢師角色的定位、咨詢內容的難易、咨詢時間的多少   與求助者有關的原因:   宣泄型傾吐型 癔症型表現型表白型 掩飾型

心理阻抗的臨床表現及處理

  阻抗可以各種微妙和複雜的形式發生,它可以是結合了的或混合了的形式,單獨的,孤立的例子並不總是常規。在分析中,所有的行為都可以為阻抗的目的服務,所有的行為都有衝動和防禦兩個成分。然而下面列舉的臨床例子都將是典型的、簡單的和最容易觀察到的:

患者沉默

  (The patient is silence) 這是在精神分析實踐中最容易識別、也是最常見的阻抗。沉默意味著患者在意識和潛意識的層面里都不願意和分析師交流他的思想和感情。患者可能會覺察到他的不願意,或僅僅感覺到腦子裡沒什麼東西。對於這樣的情況,我們的任務是分析他沉默的理由。我們要揭示對抗自由聯想分析程序的動機,我們可以這樣問患者:   「是什麼原因使你此刻遠離了分析?」   「是什麼原因使你腦子裡一片空白?」   或「你好像再想不起什麼了,是怎麼回事呢?」   弗洛伊德(1913)及Ferenczi(1916)都說過:只有在最深度的睡眠大腦才會出現空白,否則,「什麼都沒有」就是由阻抗引起的。   有時除了沉默之外,有些患者可能無意中會通過他的姿勢、動作或面部表情顯示出他沉默的動機、甚至內容。如把頭移開視線,用手捂住眼睛,在躺椅上輾轉不安及臉紅都意味著窘迫或尷尬。如果同時患者心不在焉地把她的結婚戒指摘下來,又在小指上戴上摘下地重複,那麼除了沉默之外,她似乎在告訴我,她正在為有關性的想法或對婚姻不忠誠的想法所窘迫。她的沉默意味著她還沒有意識到這些衝動,還沒有意識到她想暴露自己體驗的願望和想把這種體驗掩蓋的力量正在對抗和鬥爭

患者沒有談話的感覺

  (The patient does not feel like talking)   這也是前面所說情境的一個變化形式。在這種情況下患者不是在字面上的沉默,而是意識到他沒有想談話的感覺,或沒有任何事情可說,在這種狀態之後常常跟著來的就是沉默。分析師的任務與對付沉默是一樣的:去揭示為什麼或什麼東西使患者缺乏想談話的感覺。這種"沒什麼可談的"的狀態是有原因的,我們的任務就是幫助患者對這個原因進行工作。這個任務就如同於處理病人沉默的狀態,挖掘引起患者腦子一片空白的潛意識里的東西。

提示阻抗的情感

  (Affects Indicating Resistance)   從患者的情緒上能最典型地提示阻抗的現象是:當他用語言和你交流時缺乏情感的表達,(感情是缺失的)。患者的敘述顯得枯燥、單調、使人厭倦和漠然。給人的印象是患者並沒有投入或遠離了他正在報告的內容。這種對本來應有很高情緒負荷的事件的情感缺失具有特別的重要意義。一般說來,這種情感的不恰當性是阻抗的明顯標誌。當理性和情緒不一致時,患者的表達、發音全表現出希奇古怪或異乎尋常的性質

患者的姿勢

  (The Posture of the Patient)   患者在躺椅上的姿勢經常能展示出他們的阻抗:僵XX、不自然的、或把身子蜷縮起來都提示防禦。任何不改變的、維持一個小時甚至更長訪談時間的姿勢都是阻抗的信號。如果一個人相對放鬆地做自由聯想,他的姿勢在一個小時中是有一些變化的。過多的身體活動也提示某些東西正在替代語言在釋放。姿勢和語言內容不相符也是阻抗的信號,如當患者用溫和的語調講述某些事件時,身體卻輾轉不安,他身體的動作似乎在面對講述事件的另外部分。握緊拳頭,雙臂交*緊緊扣在胸前,踝部緊緊靠在一起都是遇到阻礙物的提示。還有,患者在訪談中從躺椅上坐起來,或有一隻腳離開躺椅,都是他想逃離分析情境的提示。打哈欠也是阻抗的標誌。患者XX辦公室的方式,與分析師避開眼神的接觸,或談一小段與躺在躺椅上的話題無關的內容,或在訪談結束離開房間時不看分析師等等--所有這些都是阻抗的提示。

時段固定

  (Fixation in Time)   一般說來,當患者比較自由地談話時,他講話的內容會在過去和現在的話題之間轉換,當患者持續地、不加改變地總是談論他的過去而沒有一點現在內容的點綴,或相反,患者總是談論現在而一點都不涉及過去,就說明阻抗正在工作。

談論瑣事或外在的事件

  (Trivia or External Events)   當患者用談論一些表面的、不重要的、相對無意義的事件而拖延時間時,他正在避免一些對他有意義的事情。當患者只是在重複談話內容而沒有進一步的詳述或缺乏相伴的情感、沒有深刻的內省時,我們就可推斷阻抗正在發揮作用。當患者對自己談論這些索然無味的事情並不覺得奇怪時,就意味著他正在遠離什麼。缺乏內省和沉思都是阻抗的表現,一般說來,浮誇的詞語表達起來可能是豐富的,但如果它沒有引出新的回憶、新的內省或明確的情緒體驗,那麼就提示是防禦的表現。   還有一種同樣的情況是談論外部的事件--即使是重大的政治事件,如果只談論外部事件的情境,而沒有導入到個人的、內部的情境,也說明阻抗在工作。

迴避主題

  (Avoidance of Topics)   一個非常典型的現象是患者迴避談論引起痛苦的話題,他們這樣做可能是有意識的,也可能是無意識的,這樣形式的阻抗特別容易發生於與性、攻擊性和移情有關的時候。特別引人注目的是當病人慷慨陳辭時仍然能夠小心謹慎地避開那些與性和攻擊衝動有關的內容,避開與分析師有關的情感內容。即使談及到與有性有關的內容時,最困難的部分似乎也是談論軀體的感受性,患者可能一般性地提及性的慾望或XX,而不願意提及特定的身體感覺或渴望某部位XX的感覺。患者可能回憶一次性事件而不願直接和簡單地說出身體的哪些部位捲入了。他們可能像這樣說:   「We made oral love last night.」   「My husband kissed me ***ually.」   這一類的例子都是典型的阻抗。   在分析早期,帶有性的、或敵意的對分析師的幻想也是迴避的內容。患者可能顯示出對分析師的強烈好奇,但又用正統的術語談論他,而不願面對他們的性或攻擊性的情感。如   「我想知道你結婚了嗎?」   或「你今天看上去面色不好,很疲憊。」   任何一個沒有XX分析主題的偶然話題都是阻抗的重要標誌,必須緊緊抓住[2]

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