示波器的阻抗選擇

今天在做一個固態(tài)繼電器SSR的性能測試實驗時，給SSR的控制端一個方波，用示波器觀察其輸出端信號，理應是一個很好的方波。但是當示波器選用1MΩ的輸入阻抗時，示波器屏幕上顯示的波形很奇怪，把示波器的輸入阻抗切換到50Ω時，觀察的波形就是一個很好的方波。

在這里就有點奇怪了，示波器采集電壓信號時，不應該是輸入阻抗越大越好嗎。查了些資料，也不是徹底懂，在這里貼出來。在電源噪聲測試中,還存在示波器通道輸入阻抗選擇的爭議.示波器的通道有
DC50/DC1M/AC1M 三個選項可選(對于高端示波器,可能只有 DC50 一個選項).一些工程師認為應該使用 1M歐的輸入阻抗,另一些認為 50 歐的輸入阻抗更合適. 在測試中我們發(fā)現(xiàn):如果使用 1 倍衰減的探頭測試,當示波器通道輸入為 1M 歐時,通常其測量出的電源噪聲大于 50 歐輸入阻抗的.原因是:高頻電源噪聲從同軸電纜傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ篮?當示波器輸入阻抗是 50 歐時,同軸電纜的特性阻抗 50 歐與通道的完全匹配,沒有反射;而通道輸入阻抗為 1M歐時,相當于是高阻,根據(jù)傳輸線理論,電源噪聲發(fā)生反射,這樣,導致 1M 歐輸入阻抗是測試的電源噪聲高于 50 歐的.所以,測量小電源噪聲推薦使用 50 歐的輸入阻抗.
探頭的阻抗匹配是指探頭與示波器電路的阻抗匹配,主要是電容效應,當阻抗不匹配里,信號會在探頭與示波器的接口上產生反射,從而產生振蕩.越是高頻波形,表現(xiàn)的越明顯
示波器上有一個校準方波波形輸出的信號點,把探頭接在上面,把方波調平一般我們就認為探頭阻抗匹配好了.當然,其它這樣匹配并不完全的.但對一般,無源探頭也就最大帶寬5~6百兆這樣也夠了.當有源探頭時,一般都是用50歐的,這樣阻抗匹配問題就很好辦了.

在理想情況下,對被測儀器進行測試時不應影響它的正常工作,測量值也應和未接測試儀器時相同.當連接儀器進行測量時,要考慮阻抗對測量準確性的影響,為了保證儀器之間能夠傳送最大的功率,阻抗應該匹配.如果阻抗為純電阻,應使輸入阻抗與輸出阻抗的值相等.如果阻抗包含電抗成分應使負載的輸入阻抗與源的輸出阻抗共軛匹配,這時能夠傳送最大功率.

阻抗匹配的阻抗值通常和使用的傳輸線的特性阻抗值一致.對于射頻系統(tǒng),一般采用50Ω阻抗.對于高阻抗儀器,由于等效并聯(lián)電容的存在,隨著頻率升高,并聯(lián)組合阻抗逐漸變小,將對被測電路形式負載.如1MΩ輸入阻抗,在頻率達到100MHz時,等效阻抗只有100Ω左右.因此,高帶寬的示波器一般都采用50Ω輸入阻抗,這樣可以保證示波器與源端的匹配.但是使用50Ω輸入阻抗時,必須考慮到50Ω輸入阻抗的負載效應比較明顯,此時最好使用低電容的有源探頭