为什么示波器阻抗经常偏差是1M和50欧？

图 1

是不是整个人都不怎么好了。为了不让反射发作，就呈现了均匀传输线，如PCB微带线，同轴线等，他们介质均匀，任何一点横截面几许构造一样，这么就能够确保电信号不会在传输线内发作反射了。可是疑问又来了，送君千里，终须一别，传输线迟早仍是要把信号交给信号的负载的。信号一旦来到传输线终点，岂不是仍是要发作反射么。还好咱们的电信号不像光那么矫情。只需确保她的瞬时阻抗不变，她也能将就一下不反射回去。瞬时阻抗即是电信号在传输线上某一点所受的阻抗，通过研讨发现，均匀传输线的瞬时阻抗是个纯阻性的，与频率无关，就像个电阻，并且瞬时阻抗只与传输线的几许构造和填充资料有关，所以又叫做特性阻抗。既然瞬时阻抗像电阻，那咱们就给负载并联一个电阻，让总阻值和特性阻抗持平，这么信号就不会有太大的恶感，会屈尊降贵的传到负载中去而不会反射回来，您的电路也就清净了。这种办法叫做终端匹配。还有一种办法即是源端匹配，即在源端串入一个电阻，使其与信号源的输出电阻相加等于传输线的特性阻抗，这么就能够让反射波的负载与传输线阻抗持平，然后吸收反射波，不让其在传输线上撞来撞去。许多时分这两种匹配是一起用的。
杰出的50Ω
特性阻抗大小会影响信号传输功率、传输损耗、串扰等电气性能，而其板材和几许构造又影响制作本钱，这种状况只能找一个折中值。而50Ω正是同轴线的传输功率、传输损耗以及制作本钱的一个*佳平衡点。所以大多数高速信号都会选用50Ω特性阻抗体系，形成标准并沿用至今，成为运用*广泛的一种阻抗标准。比方多见的PCIE，其单端阻抗即是请**50Ω。
这即是这个50Ω的由来，可是还没有解释示波器上为啥会有个50Ω，是为了避免信号反射么，是的，这确实是一个原因，可是除了这点，他还有着别的的意义。
示波器的负载效应
信任咱们都有这种阅历，调试一个有疑问的电路，想看看波形，成果接上探头电路就正常了，拿开探头电路就又出疑问。这即是负载效应导致的。示波器在1MΩ阻抗方式下的等效模型比较复杂，大致能够等效成是1MΩ和一个十几pF的电容并联在一起的方式。

图 2

这个1MΩ是示波器的标准。而电容是咱们并不想要可是又不可避免的寄生参数。在DC和较低频时，1MΩ起到主导地位。而当频率超越10M以后，电容会成为首要的负载。由于这两个参数的引进，就会使得丈量时的信号与原信号有区别，然后使丈量成果呈现差错。那么区别有多大呢，这也要取决于您的被测电路的输出电阻和负载。就按上图的比如来说。依据戴定理，可变为：

图 3

可知原信号为； ；低频信号的区别首要是戴输出电阻Re与1MΩ的分压决议，而高频时，则需求再加上Re与16pF容抗的分压。
经计算可知，假如Re的值是10Ω，而信号的频率是200M，则示波器的负载效应会形成-0.2db摆布的差错。而假如您体系的Re是25Ω，那么这个差错会到达-1db。假如是50Ω呢，100Ω呢，无疑差错会越来越大。
示波器为了使得丈量愈加**，是有必要在内部加一些抵偿措施将这些差错抵偿回来的（当然这种抵偿仅仅有关于丈量成果与原信号而言的，内部抵偿是无法减小丈量时信号与原信号之间的区别）。那详细应当按那种状况来抵偿呢。前面咱们现已知道，高速信号中，50Ω体系是运用*广泛的，所以咱们挑选50Ω体系即Re=25Ω的状况下进行抵偿。示波器厂家都会在这种状况下将信号抵偿的*佳。所以假如您是50Ω体系，示波器丈量出的成果影响与原信号*为挨近。假如您的等效输出电阻与25Ω相差许多且需求丈量的频率较高，则需求评估丈量差错是不是在您允许的范围内。主张运用10:1探头进行丈量，由于其寄生电容要比示波器低，而1:1探头的负载电容基本上是50pF摆布的，其负载效应比示波器本身要严峻的多。假如10:1探头仍然不能满意您的需求，就要挑选寄生电容更小的有源探头进行丈量了。
试想一下，假如用示波器直接与高频信号发作器相连，丈量信号发作器输出的高频信号，而高频信号发作器的输出电阻都是50Ω，那会发作啥状况呢。由上文可知，负载相应会严峻影响丈量成果。再联系传输线理论，可知会有一个反射波反射回信号源，这关于一些精密的仪器这也许是丧命的。所以这时分需求参加一个50Ω端接适配器或许运用内部50Ω档位。这么既大大减小信号的反射，又能够使得丈量出的信号受负载效应影响*小。这即是示波器50Ω阻抗的作用了。
示波器丈量与50Ω有关的注意事项
联系传输线理论和示波器负载效应，说几点在示波器丈量中与50Ω有关的注意事项。当然，丈量较低频率信号时不需求思考这些。
1、当示波器运用50Ω端接或许内部50Ω档位时，只能够运用50Ω同轴电缆或许一些请求做50Ω匹配的有源探头。直接丈量板载信号时则只能够运用有源探头，同轴电缆仅适用于丈量无负载信号（如信号发作器）。
2、丈量高频信号时，要注意示波器的负载效应。丈量体系*佳是50Ω体系，再思考到传输线理论，*佳用探头直接丈量负载端而不是中心的PCB。
3、在丈量信号发作器输出波形时，需求进行50Ω端接。否者丈量成果将会受示波器负载效应影响严峻。
番外篇
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