电阻的频率特性误区

文章目录

  • 前言
  • 一、问题复现
  • 二、电阻的高频特性
    • 1、电阻的等效模型
    • 2.高频中电阻的频率特性
  • 三、问题所在
    • 1、导线的分布电容
    • 2、示波器的输入电容
    • 3、参数计算
  • 总结


前言

有一次做电路的时候遇到一个很奇怪的问题,就是一个1~200KHz,1Vpp的正弦波扫频信号需要经过一个10kΩ的电阻
,理论上扫频信号经过一个电阻不会发生任何变化,但实际我们用示波器观察的时候发现频率越高,衰减地越厉害。刚开始我们以为是电阻的高频特性,但是实际上1-200KHz完全算不上高频。后来我们发现事情没有那么简单。

一、问题复现

我们测试时的电路非常简洁
电阻的频率特性误区_第1张图片
信号的传输通过SMA线来传输。
电阻的频率特性误区_第2张图片
测试结果,发现幅度随着频率的增大而逐渐减小。

但是想想,最高也才200KHz呀

二、电阻的高频特性

1、电阻的等效模型

电阻的频率特性误区_第3张图片
其频率特性根据不同的本身特性有所变化。
当电阻阻值较大时1MΩ,电容对总体阻抗的影响比较明显,频率越大阻值越小。
电阻的频率特性误区_第4张图片

当电阻阻值较小时10Ω,电感对总体阻抗的影响比较明显,频率越大阻值越大。
电阻的频率特性误区_第5张图片

2.高频中电阻的频率特性

电阻的频率特性误区_第6张图片
我们可以看到,频率至少达到50MHz,电阻的阻值才发生变化,而且也不会有幅频特性这一说法。

三、问题所在

经过请教老师和同学的讨论,并且幅值呈现一个低通特性,所以我们把问题定位在导线的分布电容和示波器的输入电容上。并且这个电容的容值至少是nF级别的。
用万用表的电容档来测,可以大概知道SMA线的分布电容。
电阻的频率特性误区_第7张图片

1、导线的分布电容

实测导线的分布电容大概为0.1nF
电阻的频率特性误区_第8张图片

2、示波器的输入电容

电阻的频率特性误区_第9张图片
发现是示波器的锅呀,占了大部分电容。

3、参数计算

既然找到了问题,那么就得进行定量分析,很简单,电阻R和分布电容构成了一个低通滤波器!所以扫频的时候呈现了一个低通特性。那我们来算一下截止频率
电阻的频率特性误区_第10张图片

在这里插入图片描述
所以这就可以解释,从10kHz之后就可以衰减了。

总结

1、用示波器来测交流信号时,要考虑到电路的输出阻抗示波器的分布电容是否对你的原信号构成了影响,尤其是在MHz级别,更要考虑这个因素。
2、电路遇到问题时一定要学会分析,尤其是逐层分析,更要及时跟老师讨论和反映问题,看似不起的小问题可能会给后面留下隐患,毕竟学而不思则罔,是有害的。
3、总之做电路需要经历,搞代码需要精力。

参考博文:电阻的高频特性

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