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阻抗

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  zǔkàng
越容易驱动。耳机的阻抗是随其所重放的音频信号的频率而改变的,一般耳机阻抗在低频最大,因此对低频的衰减要小于高频的;对大多数耳机而言,增大输出阻抗会使声音更暗更混(此时功放对耳机驱动单元的控制也会变弱),但某些耳机却需要在高阻抗下才更好听。如果耳机声音尖锐刺耳,可以考虑增大耳机插孔的有效输出阻抗;如果耳机声音暗淡浑浊,并且是通过功率放大器驱动的,则可以考虑减小有效输出电阻。
  输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样,它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,则对电压源的负载就越轻,因而就越容易驱动,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,则对电流源的负载就越轻。因此,我们可以这样认为:如果是用电压源来驱动的,则输入阻抗越大越好;如果是用电流源来驱动的,则阻抗越小越好(注:只适合于低频电路,在高频电路中,还要考虑阻抗匹配问题。)另外如果要获取最大输出功率时,也要考虑 阻抗匹配问题。
  二、输出阻抗
  无论信号源或放大器还有电源,都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来,对于一个理想的电压源(包括电源),内阻应该为0,或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。
  但现实中的电压源,则不能做到这一点。我们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。这个跟理想电压源串联的电阻r,就是(信号源/放大器输出/电源)的内阻了。当这个电压源给负载供电时,就会有电流I从这个负载上流过,并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降,从而限制了最大输出功率(关于为什么会限制最大输出功率,请看后面的“阻抗匹配”一问)。同样的,一个理想的电流源,输出阻抗应该是无穷大,但实际的电路是不可能的。
  三、阻抗匹配
  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。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。 我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源,总是有内阻的(请参看输出阻抗一问),我们可以把一个实际电压源,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,那么我们可以计算出流过电阻R的电流为:I=U/(R+r),可以看出,负载电阻R越小,则输出电流越大。负载R上的电压为:Uo=IR=U/[1+(r/R)],可以看出,负载电阻R越大,则输出电压Uo越高。再来计算一下电阻R消耗的功率为:
  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}
  对于一个给定的信号源,其内阻r是固定的,而负载电阻R则是由我们来选择的。注意式中[(R-r)2/R],当R=r时,[(R-r)2/R]可取得最小值0,这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U2/(4×r)。即,当负载电阻跟信号源内阻相等时,负载可获得最大输出功率,这就是我们常说的阻抗匹配之一。对于纯电阻电路,此结论同样适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时,结论有所改变,就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等,虚部互为相反数,这叫做共扼匹配。在低频电路中,我们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,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(可以这么理解:因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。从以上分析我们可以得出结论:如果我们需要输出电流大,则选择小的负载R;如果我们需要输出电压大,则选择大的负载R;如果我们需要输出功率最大,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,这时我们也会叫做阻抗失配。
  在高频电路中,我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,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。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法,牵涉到二阶偏微分方程的求解,在这里我们不细说了,有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗(也叫做特性阻抗)是由传输线的结构以及材料决定的,而与传输线的长度,以及信号的幅度、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,而一些射频设备上则常用特征阻抗为50Ω的同轴电缆。另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300Ω的扁平平行线,这在农村使用的电视天线架上比较常见,用来做八木天线的馈线。因为电视机的射频输入端输入阻抗为75Ω,所以300Ω的馈线将与其不能匹配。实际中是如何解决这个问题的呢?不知道大家有没有留意到,电视机的附件中,有一个300Ω到75Ω的阻抗转换器(一个塑料封装的,一端有一个圆形的插头的那个东东,大概有两个大拇指那么大)。它里面其实就是一个传输线变压器,将300Ω的阻抗,变换成75Ω的,这样就可以匹配起来了。这里需要强调一点的是,特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念,它与传输线的长度无关,也不能通过使用欧姆表来测量。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,如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能量传递不过去,降低效率;会在传输线上形成驻波(简单的理解,就是有些地方信号强,有些地方信号弱),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。
  当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换,就像上面所说的电视机中的那个例子那样。第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用。第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法。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。
  为了帮助大家理解阻抗不匹配时的反射问题,我来举两个例子:假设你在练习拳击——打沙包。如果是一个重量合适的、硬度合适的沙包,你打上去会感觉很舒服。但是,如果哪一天我把沙包做了手脚,例如,里面换成了铁沙,你还是用以前的力打上去,你的手可能就会受不了了——这就是负载过重的情况,会产生很大的反弹力。相反,如果我把里面换成了很轻很轻的东西,你一出拳,则可能会扑空,手也可能会受不了——这就是负载过轻的情况。另一个例子,不知道大家有没有过这样的经历:就是看不清楼梯时上/下楼梯,当你以为还有楼梯时,就会出现“负载不匹配”这样的感觉了。当然,也许这样的例子不太恰当,但我们可以拿它来理解负载不匹配时的反射情况。

心理学的阻抗

  阻抗的表现
  阻抗是深入咨询时必然伴随的现象。只要进行深入的心理咨询,只要触及内心情感的心理治疗,咨询师都会遇到咨客不同程度的阻抗.所以对阻抗的处理是咨询师必须面对的事情,也可以说从对阻抗处理的表现可看出咨询师的咨询成熟度.如果一名咨询师对阻抗没有应有的认识和相应的处理方法,那么深入的咨询过程就会举步为艰,甚至会给不成熟的咨询员带来对咨询的灰暗心理,从而怀疑心理咨询和治疗.有些咨询员因对阻抗现象没有把握而与咨客进行辩论,当然这注定会两败俱伤.
  那么阻抗以什么形式来表现?这些表现为什么会产生?对此我们做一些初步的探讨.
  只要深入地去探索就会发现,阻抗是对原有自己的“坚持”。咨客急于得到症状的解决,但又不愿放弃症状背后的一些症结,这是阻抗存在的重要原因之一。当直接的阻抗一点一点被解决后,咨客又会以移情的方式来迂回地进行阻抗.所以说,咨询的核心问题就是处理阻抗和移情的过程,一名咨询师必须熟练地掌握临床知识和技巧才能更好地解决这一“核心问题”。
  阻抗的基本表现方式;
  一,不主动
  这种不主动表现为: 咨客表面上表现得有耐心,背后却把咨询员的分析当作“耳旁风”。有些时候他们表面上也并不积极,只是口头上说自己被病魔折磨得很厉害,需要尽快解决.或者有些时候他们认为医生说的一些话合乎自己的意愿,对医生表示感谢的同时,似乎对此次咨询有不少体会.可等到下一次见面时,他们对上一次医生提出的很多建议却已遗忘了一大半.每次咨询以后,他们似乎都会领悟很多,但自己就是不愿主动去实现。有时候,在家长的反复督促下他们才会勉强做一些.有些咨客甚至稍有好转就不按时来咨询,他们会忘记咨询时间或迟到.以上这些现象其实与他们的治疗欲望是不成正比的,即使有些时候给咨询师的感觉是他们看似不是真心想把病治好。事实上,咨客之所以会给人以这样的感觉,是因为症状里有太多他们留恋的东西,如果症状真的完全消失,将意味着这些“好处”也随之消失。所以,为了保留这些“好处”他们惟有以保留一些症状作为代价。(当强迫症患者与自己的强迫行为很和谐的时候,治疗过程更是艰难。)
  二,反复诉苦
  这种表现多见于心理治疗中。当咨客见到咨询师的时候总感觉有满肚子话要讲,他们会反复倾诉自己的那些症状.可当咨询师问到他们的一些问题时他们又常常闭口不谈,或则回避医生的提问,依然说回他们的那些苦恼.他们急切地希望医生快些把病治好,总认为医生的很多"忠告"都是多余的。有些病人虽然口头上同意咨询师的解释,但不一会儿,又重复叙述他们的苦楚.有些咨客甚至认为"医生的耐心是对他们疾病的不报希望"。他们只想让医生回答自己一个问题就够了:"你说怎么办我才能尽早好"。给人的感觉是,他们陷入"痛苦的逻辑"不能自拔,他们总以诉苦的方式来阻止医生的解释,不让医生触及他们心理的禁区.
  三,要求“灵丹妙药”
  有些强迫症患者,诉说强迫症如何折磨她.迫切地希望医生给他们开出“灵丹妙药”或“特效药”,或则要求咨询师告诉他们一些具体办法来有效地对抗症状,有时干脆就说"您给我拿主意,我该怎么办",有些视恐症咨客甚至要求咨询师给他们一个"大胆"去处理自己的问题.当咨询师告诉咨客:那些症状只控制是不行的,需要你深入思考自己症结的根源,重新拥有成熟的态度去面对它,那些症状就会自然消失.对此他们常常不以为然,坚持要求医生给他们具体办法而自己不愿多去思考.给人的感觉是:他们不愿寻求真正的病因,不想“根治”他们的病。
  四,为症状辩论
  当一名强迫症患者恳求咨询师治好自己的"病"时,咨询师会指出他的症状的幼稚性和他对一些问题的回避性,并要求他放弃。这时,他会“狡辩”说这些症状是有用的.当一名咨客反复诉说自己的苦恼来自无穷尽的思考并要求我给予帮助时,我回答说"你说的这些没有意义,应该把(自己的)精力放在有用的地方",她会立即反驳道"我想的是很有意义的事情,为什么要放弃?"--他们全都进入了一个既要求帮助摆脱症状,又不愿舍弃症状的怪圈.我习惯把这个怪圈说成"陀螺现象"。进入"自我陀螺"里的人有着旺盛的精力去思考他们认为有意义的事情,我们不得不惊讶于他们精力的旺盛.但当咨询师把事情的原由解释给他们的时候,他们又以"万一不是这样"来否定咨询师的分析和建议,他们总是有很多"万一"来支持自己的合理性。当他们实在没有更好的话来反驳咨询师的建议时,又会以"咨询师也是人,再权威也有局限性的,再说很多的问题在科学上还没有发现"来继续支持他们所做事情的合理性.似乎他们所做的事情一旦遭到否定而被迫停止下来,整个生命就将失去意义。他们这样做给咨询师的感觉是:他们来咨询的目的并不是想改变自己原来的问题,而是企图从咨询师那里得到对自己所做一切事情的肯定.他们反复在人生的道理上与咨询员进行辩论的最终目的也就是“战胜”咨询师,以此来肯定自己的所做所为。他们似乎不像是来自询的,更像是来做学术讨论的.当我问到一个反复思考生活意义的三十多岁的咨客:“你为什么想的这么详细,你不觉得没有意义吗?”的时候,他会回答说:“我是学理科的,我喜欢科学论证,您说的话有一些缺乏科学性.”一言譬之:他们不愿放弃原来的自己,只想把症状祛除,但这些症状正是他们的思考和行为来的,对此他们似乎并不关心。一旦涉及到"他这人",他们就极力为自己辩解,在辩解过程中,他们有时甚至会感觉咨询师不够深刻.有些不成熟的“不够深刻”的咨询员则与这些咨客辩论得面红耳赤。咨询如果到了这一步,也就到了该结束的时候了.
  有些咨客会以很柔和的"科学态度"进行辩解。譬如有洁癖症的咨客反复洗手很怕受到"感染",当咨询师说到这样做无意义时,他们除了同样以"万一"来说明自己的正确性外,有些时候还会带来一些报纸或医学书籍来说服咨询师:你看"癌症的病因还没有查清","不能排除病毒感染的可能性"来证明自己的反复洗手和反复"搞卫生"的"科学性".有些疑病症的咨客做了各种现代化的检查还是不放心,原因是"有些疾病是仪器检查不出来的",这些人有一个共同的特点就是:他们从各种报刊杂志上收集一些"科学道理"来做为生活的指南,同时,这些“指南”也成为和医生进行辩论的有力证据.
  五,归因于外界
  我们在咨询时经常会遇到这样一些咨客:他们有满肚子牢骚,觉得自己的出身不好,自己的生活环境差,自己不够聪明,家人朋友对自己不关怀.似乎外在的一切事物"都跟她过不去",他们认为只要外界事物符合自己的意愿,所有的问题就会烟消云散。但经过深入了解之后就会发现,他们所说的麻烦很大程度上都来源于自己.但当咨询师通过分析,指出他们的烦恼的内在根源时,他们往往会加以否认,甚至有些时候会抱怨咨询师"不近情理"。对于这样的咨客,咨询师需要很大的耐心与之反复讨论,才可能让他们对自己的问题有所认识.不然,如果过早地分析咨客的内心世界,常会引起他们更大的阻抗甚至是反感。
  阻抗贯穿在整个咨询过程中,它也是造成咨询费时费力的重要原因.作为一名咨询师无法回避阻抗,因为它是咨询的核心问题之一。咨询师如果没有足够的自恋和经验将它处理得当,那么在漫长的咨询过程中咨询师就会出现危机.很多时候阻抗的存在是有意义的,所以过早地触及它或许不是好办法。有时咨客虽然给人的感觉象是"无理取闹",但这并非他们的初衷.得当地处理阻抗需要咨询师的人格因素,同时也需要长期的临床经验.心理治疗的难易程度也能从阻抗的表现方式中可见一斑。
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