示波器输入阻抗匹配问题

Pico 示波器 测试输出阻抗为50Ω的信号时,需要配套一个50Ω转1MΩ的直通端子

最近在一个客户那里进行现场测试,发现波形的振荡比较严重,如图1 红框所示,从而导致无法进行正确的数据分析。


示波器输入阻抗匹配问题_第1张图片

图1 波形振荡严重

经过分析之后,发现信号输出阻抗是50Ω,而示波器的输入阻抗是1MΩ,由于阻抗不匹配引起的波形振荡。之后加了一个50Ω转1MΩ的直通端子,测出来的波形就没有振荡了,如图2 所示

示波器输入阻抗匹配问题_第2张图片

同时了解到:当输入阻抗为50Ω时,最大测量电压为5VRMS,即示波器的测量范围只能低于±5V,否则就会烧坏阻抗匹配电路。


     探头的阻抗匹配是指探头与示波器电路的阻抗匹配,主要是电容效应,当阻抗不匹配里,信号会在探头与示波器的接口上产生反射,从而产生振荡.越是高频波形,表现的越明显。
  示波器上有一个校准方波波形输出的信号点,把探头接在上面,把方波调平一般我们就认为探头阻抗匹配好了.当然,其它这样匹配并不完全的.但对一般,无源探头也就最大带宽5~6百兆这样也够了.当有源探头时,一般都是用50欧的,这样阻抗匹配问题就很好办了.

  在理想情况下,对被测仪器进行测试时不应影响它的正常工作,测量值也应和未接测试仪器时相同.当连接仪器进行测量时,要考虑阻抗对测量准确性的影响,为了保证仪器之间能够传送最大的功率,阻抗应该匹配.如果阻抗为纯电阻,应使输入阻抗与输出阻抗的值相等.如果阻抗包含电抗成分应使负载的输入阻抗与源的输出阻抗共轭匹配,这时能够传送最大功率.
  阻抗匹配的阻抗值通常和使用的传输线的特性阻抗值一致.对于射频系统,一般采用50Ω阻抗.对于高阻抗仪器,由于等效并联电容的存在,随着频率升高,并联组合阻抗逐渐变小,将对被测电路形式负载.如1MΩ输入阻抗,在频率达到100MHz时,等效阻抗只有100Ω左右.因此,高带宽的示波器一般都采用50Ω输入阻抗,这样可以保证示波器与源端的匹配.但是使用50Ω输入阻抗时,必须考虑到50Ω输入阻抗的负载效应比较明显,此时最好使用低电容的有源探头。



示波器本身也有输入阻抗的,探头的阻抗应该和示波器的阻抗一致起来。一般的,低端示波器只有1M Ohm输入阻抗,中端示波器输入阻抗可以在50 Ohm和1M Ohm之间切换,高端的一般只有50 Ohm一种输入阻抗。50 Ohm输入阻抗垂直指标更好,灵敏度更高,不能测大电压;1M Ohm输入阻抗时,能测量更大的电压。




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