電気信号、特に電気エネルギーを伝える際には適切な接続をおこなわなければなりません。 電力効率を高めるためのインピーダンス・マッチング最初にバッテリに抵抗負荷を接続した場合を考えます。図1のように電圧E、内部抵抗 のバッテリに抵抗を接続すると流れる電流はになります。図1 消費電力最大の条件を求める ここで負荷抵抗と内部抵抗の比率、 を変えた場合に負荷抵抗で消費される電力を図2に示します。図2より、つまりの場合に最大消費電力が得られます。図2 内部抵抗、負荷抵抗と消費電力の関係 もっともバッテリのように内部抵抗が極めて低い場合、過度な電流が流れないよう、電流制限のための保護回路があるのが普通です。 反射を防ぎ、波形品質を保つためのインピーダンス・マッチング次に電気波形の伝送について考えます。一般的に異なる物質が接している場合、伝わって来た波がそのまま通過することはありません。図3は空気中の光が水に入射する様子です。一部は通過し、一部は反射します。 図3 光の通過波と反射波 電気信号の場合、電線を波として進む速度は光速（30万km/秒）の約66%になります。1mの伝送路を進むのに約5nsかかります。（電子の動きは極めて遅く、高速で伝わるのは電場の変化する波です） 計測器で多用される出力インピーダンス 50Ωの信号源と接続される特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを考えます。図4の様に信号源の出力インピーダンス、同軸線路のインピーダンスが伴に50Ωなのでインピーダンス・マッチングは取れています。ここで信号源の出力端子から右に見たインピーダンスは50Ωになり、それゆえ出力端子に現れる信号の振幅は半分になります。ここでは同時ケーブルの遠端（右側）には何も接続されていない、解放状態です。このため同軸ケーブルの右端に信号が達した瞬間に全反射が起こり、信号振幅は2倍になります。全反射した信号は信号源側に戻り信号源に吸収されます。ファンクション・ジェネレータなどで出力電圧の条件として「解放」とあるのがこの条件です。この接続では信号源側でのみインピーダンス・マッチングを行っており、この手法をバック・ターミネーションと呼びます。 図4 解放遠端における反射 図5は全てのインピーダンスが整合された（インピーダンス・マッチング）が取れている）状態です。遠端には負荷50Ωが接続されており、反射は起こらず、すべてのエネルギーは負荷にて消費されます。図5 すべてマッチングが取れた場合 （続く）