大體上，阻抗匹配有兩種，一種是透過(guò)改變阻抗力（lumped-circuit matching），另一種則是調整傳輸線(xiàn)的波長(cháng)（transmission line matching）。

要匹配一組線(xiàn)路，首先把負載點(diǎn)的阻抗值除以傳輸線(xiàn)的特性阻抗值來(lái)標準化，然后把數值劃在史密夫圖表上。

把電容或電感與負載串聯(lián)起來(lái)，即可增加或減少負載的阻抗值，在圖表上的點(diǎn)會(huì )沿著(zhù)代表實(shí)數電阻的圓圈走動(dòng)。假如把電容或電感接地，首先圖表上的點(diǎn)會(huì )以圖中心旋轉180度，然后才沿電阻圈走動(dòng)，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?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?/span>

由負載點(diǎn)至來(lái)源點(diǎn)加長(cháng)傳輸線(xiàn)，在圖表上的圓點(diǎn)會(huì )沿著(zhù)圖中心以逆時(shí)針?lè )较蜃邉?dòng)，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，對于一個(gè)電源來(lái)講，單它的內阻即是負載時(shí)，輸出功率最大，此時(shí)阻抗匹配。最大功率傳輸定理，假如是高頻的話(huà)，就是無(wú)反射波。對于普通的寬頻放大器，輸出阻抗50Ω，功率傳輸電路中需要考慮阻抗匹配，可是假如信號波長(cháng)遠遠大于電纜長(cháng)度，即纜長(cháng)可以忽略的話(huà)，就無(wú)須考慮阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量傳輸時(shí),要求負載阻抗要和傳輸線(xiàn)的特征阻抗相等,此時(shí)的傳輸不會(huì )產(chǎn)生反射,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(xiàn)時(shí)，為了防止信號的反射，要求是線(xiàn)路的阻抗為50歐姆。這是個(gè)大約的數字，一般規定同軸電纜基帶50歐姆，頻帶75歐姆，雙絞線(xiàn)則為100歐姆，只是取個(gè)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(gè)阻字是相同的，而另一個(gè)抗字呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗；周延一點(diǎn)地說(shuō)，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(zhì)都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質(zhì)稱(chēng)作良導體，電阻很大的物質(zhì)稱(chēng)作非導體，而最近在高科技領(lǐng)域中稱(chēng)的超導體，則是一種電阻值幾近于零的東西。但是在交流電的領(lǐng)域中則除了電阻會(huì )阻礙電流以外，電容及電感也會(huì )阻礙電流的活動(dòng)，這種作用就稱(chēng)之為電抗，意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱(chēng)作電容抗及電感抗，簡(jiǎn)稱(chēng)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(guān)系，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題目，具有向量上的關(guān)系式，因此才會(huì )說(shuō)：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(tài)。對于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。

在純電阻電路中，當負載電阻即是激勵源內阻時(shí)，則輸出功率為最大，這種工作狀態(tài)稱(chēng)為匹配，否則稱(chēng)為失配。

當激勵源內阻抗和負載阻抗含有電抗成份時(shí)，為使負載得到最大功率，負載阻抗與內阻必須滿(mǎn)足共扼關(guān)系，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(chēng)為共扼匹配。

在高速的設計中，阻抗的匹配與否關(guān)系到信號的質(zhì)量?jì)?yōu)劣。阻抗匹配的技術(shù)可以說(shuō)是豐富多樣，但是在具體的系統中怎樣才能比較公道的應用，需要衡量多個(gè)方面的因素。例如我們在系統中設計中，很多采用的都是源端的串連匹配。對于什么情況下需要匹配，采用什么方式的匹配，為什么采用這種方式。

例如：差分的匹配多數采用終端匹配；時(shí)鐘采用源端匹配。

1.1 串聯(lián)終端匹配

串聯(lián)終端匹配的理論出發(fā)點(diǎn)是在信號源端阻抗低于傳輸線(xiàn)特征阻抗的條件下，在信號的源端和傳輸線(xiàn)之間串接一個(gè)電阻R，使源真個(gè)輸出阻抗與傳輸線(xiàn)的特征阻抗相匹配，抑制從負載端反射回來(lái)的信號發(fā)生再次反射。

串聯(lián)終端匹配后的信號傳輸具有以下特點(diǎn)：

A 由于串聯(lián)匹配電阻的作用，驅動(dòng)信號傳播時(shí)以其幅度的50％向負載端傳播；

B 信號在負載真個(gè)反射系數接近+1，因此反射信號的幅度接近原始信號幅度的50％；

C 反射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 負載端反射信號向源端傳播，到達源端后被匹配電阻吸收；

E 反射信號到達源端后，源端驅動(dòng)電流降為0，直到下一次信號傳輸。

相對并聯(lián)匹配來(lái)說(shuō)，串聯(lián)匹配不要求信號驅動(dòng)用具有很大的電流驅動(dòng)能力。

選擇串聯(lián)終端匹配電阻值的原則很簡(jiǎn)單，就是要求匹配電阻值與驅動(dòng)器的輸出阻抗之和與傳輸線(xiàn)的特征阻抗相等。理想的信號驅動(dòng)器的輸出阻抗為零，實(shí)際的驅動(dòng)器總是有比較小的輸出阻抗，而且在信號的電平發(fā)生變化時(shí)，輸出阻抗可能不同。比如電源電壓為＋4.5V的CMOS驅動(dòng)器，在低電平時(shí)典型的輸出阻抗為37Ω，在高電平時(shí)典型的輸出阻抗為45Ω；TTL驅動(dòng)器和CMOS驅動(dòng)一樣，其輸出阻抗會(huì )隨信號的電平大小變化而變化。因此，對TTL或CMOS電路來(lái)說(shuō)，不可能有十分正確的匹配電阻，只能折衷考慮。

鏈狀拓撲結構的信號網(wǎng)路不適合使用串聯(lián)終端匹配，所有的負載必須接到傳輸線(xiàn)的末端。否則，接到傳輸線(xiàn)中間的負載接受到的波形就會(huì )像圖3.2.5中C點(diǎn)的電壓波形一樣?？梢钥闯?，有一段時(shí)間負載端信號幅度為原始信號幅度的一半。顯然這時(shí)候信號處在不定邏輯狀態(tài)，信號的噪聲容限很低。

串聯(lián)匹配是最常用的終端匹配方法。它的優(yōu)點(diǎn)是功耗小，不會(huì )給驅動(dòng)器帶來(lái)額外的直流負載，也不會(huì )在信號和地之間引進(jìn)額外的阻抗；而且只需要一個(gè)電阻元件。

1.2 并聯(lián)終端匹配

并聯(lián)終端匹配的理論出發(fā)點(diǎn)是在信號源端阻抗很小的情況下，通過(guò)增加并聯(lián)電阻使負載端輸進(jìn)阻抗與傳輸線(xiàn)的特征阻抗相匹配，達到消除負載端反射的目的。實(shí)現形式分為單電阻和雙電阻兩種形式。

并聯(lián)終端匹配后的信號傳輸具有以下特點(diǎn)：

A 驅動(dòng)信號近似以滿(mǎn)幅度沿傳輸線(xiàn)傳播；

B 所有的反射都被匹配電阻吸收；

C 負載端接受到的信號幅度與源端發(fā)送的信號幅度近似相同。

在實(shí)際的電路系統中，芯片的輸進(jìn)阻抗很高，因此對單電阻形式來(lái)說(shuō)，負載真個(gè)并聯(lián)電阻值必須與傳輸線(xiàn)的特征阻抗相近或相等。假定傳輸線(xiàn)的特征阻抗為50Ω，則R值為50Ω。假如信號的高電平為5V，則信號的靜態(tài)電流將達到100mA。由于典型的TTL或CMOS電路的驅動(dòng)能力很小，這種單電阻的并聯(lián)匹配方式很少出現在這些電路中。

雙電阻形式的并聯(lián)匹配，也被稱(chēng)作戴維南終端匹配，要求的電流驅動(dòng)能力比單電阻形式小。這是由于兩電阻的并聯(lián)值與傳輸線(xiàn)的特征阻抗相匹配，每個(gè)電阻都比傳輸線(xiàn)的特征阻抗大?？紤]到芯片的驅動(dòng)能力，兩個(gè)電阻值的選擇必須遵循三個(gè)原則：

⑴ 兩電阻的并聯(lián)值與傳輸線(xiàn)的特征阻抗相等；

⑵ 與電源連接的電阻值不能太小，以免信號為低電平時(shí)驅動(dòng)電流過(guò)大；

⑶ 與地連接的電阻值不能太小，以免信號為高電平時(shí)驅動(dòng)電流過(guò)大。

并聯(lián)終端匹配優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行；顯而易見(jiàn)的缺點(diǎn)是會(huì )帶來(lái)直流功耗：?jiǎn)坞娮璺绞降闹绷鞴呐c信號的占空比緊密相關(guān)？；雙電阻方式則無(wú)論信號是高電平還是低電平都有直流功耗。因而不適用于電池供電系統等對功耗要求高的系統。另外，單電阻方式由于驅動(dòng)能力題目在一般的TTL、CMOS系統中沒(méi)有應用，而雙電阻方式需要兩個(gè)元件，這就對PCB的板面積提出了要求，因此不適適用于高密度印刷電路板。

當然還有：AC終端匹配；基于二極管的電壓鉗位等匹配方式。

2.2 然而一旦用力過(guò)度水注射程太遠，不但騰空越過(guò)目標浪費水資源，甚至還可能因強力水壓無(wú)處宣泄，以致往來(lái)源反彈造成軟管自龍頭上的擺脫!不僅任務(wù)失敗橫生挫折，而且還大捅紕漏滿(mǎn)臉豆花呢！

2.3 反之，當握處之擠壓不足以致射程太近者，則照樣得不到想要的結果。過(guò)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(jiǎn)單的生活細節，正可用以說(shuō)明方波（Square Wave）信號（Signal）在多層板傳輸線(xiàn)（Transmission Line，系由信號線(xiàn)、介質(zhì)層、及接地層三者所共同組成）中所進(jìn)行的快速傳送。此時(shí)可將傳輸線(xiàn)（常見(jiàn)者有同軸電纜Coaxial Cable，與微帶線(xiàn)Microstrip Line或帶線(xiàn)Strip Line等）看成軟管，而握管處所施加的壓力，就比如板面上“接受端”（Receiver）元件所并聯(lián)到GND的電阻器一般，可用以調節其終點(diǎn)的特性阻抗 （Characteristic Impedance），使匹配接受端元件內部的需求。

3.1由上可知當“信號”在傳輸線(xiàn)中飛奔旅行而到達終點(diǎn)，欲進(jìn)進(jìn)接受元件（如CPU或Memory等大小不同的IC）中工作時(shí)，則該信號線(xiàn)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(wù)失敗白忙一場(chǎng)。用術(shù)語(yǔ)說(shuō)就是正確執行指令，減少噪聲干擾，避免錯誤動(dòng)作”。一旦彼此未能匹配時(shí)，則必將會(huì )有少許能量回頭朝向“發(fā)送端”反彈，進(jìn)而形成反射噪聲的煩惱。

3.2 當傳輸線(xiàn)本身的特性阻抗（Z0）被設計者訂定為28ohm時(shí)，則終端控管的接地的電阻器（Zt）也必須是28ohm，如此才能協(xié)助傳輸線(xiàn)對Z0的保持，使整體得以穩定在28ohm的設計數值。也唯有在此種Z0=Zt的匹配情形下，信號的傳輸才會(huì )最具效率，其“信號完整性”（Signal Integrity，為信號品質(zhì)之專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)）也才最好。

4.1 當某信號方波，在傳輸線(xiàn)組合體的信號線(xiàn)中，以高準位（High Level）的正壓信號向前推進(jìn)時(shí)，則距其最近的參考層（如接地層）中，理論上必有被該電場(chǎng)所感應出來(lái)的負壓信號伴隨前行（即是正壓信號反向的回回路徑 Return Path），如此將可完成整體性的回路（Loop）系統。該“信號”前行中若將其飛行時(shí)間暫短加以?xún)鼋Y，即可想象其所遭受到來(lái)自信號線(xiàn)、介質(zhì)層與參考層等所共同呈現的瞬間阻抗值（Instantaneous Impedance），此即所謂的“特性阻抗”。是故該“特性阻抗”應與信號線(xiàn)之線(xiàn)寬（w）、線(xiàn)厚（t）、介質(zhì)厚度（h）與介質(zhì)常數（Dk）都扯上了關(guān) 系。

4.2 阻抗匹配不良的后果

由于高頻信號的“特性阻抗”（Z0）原詞甚長(cháng)，故一般均簡(jiǎn)稱(chēng)之 為“阻抗”。讀者千萬(wàn)要小心，此與低頻AC交流電（50Hz）的電線(xiàn)（并非傳輸線(xiàn)）中，所出現的阻抗值（Z）并不完全相同。數字系統當整條傳輸線(xiàn)的Z0都 能治理妥善，而控制在某一范圍內（±10﹪或±5﹪）者，此品質(zhì)良好的傳輸線(xiàn)，將可使得噪聲減少，而誤動(dòng)作也可避免。但當上述微帶線(xiàn)中Z0的四種變數（w、t、h、r）有任一項發(fā)生異常，例如信號線(xiàn)出現缺口時(shí)，將使得原來(lái)的Z0忽然上升（見(jiàn)上述公式中之Z0與W成反比的事實(shí)），而無(wú)法繼續維持應有的穩定均勻（Continuous）時(shí)，則其信號的能量必然會(huì )發(fā)生部分前進(jìn)，而部分卻反彈反射的缺失。如此將無(wú)法避免噪聲及誤動(dòng)作了。例如澆花的軟管忽然被踩住，造成軟管兩端都出現異常，正好可說(shuō)明上述特性阻抗匹配不良的題目。

4.3 阻抗匹配不良造成噪聲上述部分信號能量的反彈，將造成原來(lái)良好品質(zhì)的方波信號，立即出現異常的變形（即發(fā)生高準位向上的Overshoot，與低準位向下的Undershoot，以及二者后續的Ringing）。此等高頻噪聲嚴重時(shí)還會(huì )引發(fā)誤動(dòng)作，而且當時(shí)脈速度愈快時(shí)噪聲愈多也愈輕易出錯。