關(guān)于示波器測(cè)試信號(hào)源設(shè)置與實(shí)際輸出的探討

在電子工程專(zhuān)輯社區(qū)論壇中，網(wǎng)友“小樹(shù)樹(shù)”發(fā)起關(guān)于“信號(hào)源設(shè)置與實(shí)際輸出的設(shè)計(jì)探討”的話(huà)題：“最近剛接觸信號(hào)源(泰克AFG3022B)有個(gè)迷惑。我設(shè)置信號(hào)源界面：方波、頻率10k；幅度設(shè)置：高電平 5V，低電平0V。設(shè)置好后，加到我的電路，但用示波器測(cè)量我的電路輸入時(shí)，信號(hào)實(shí)際輸入幅度大于5v，有點(diǎn)迷惑。我認(rèn)為是阻抗匹配的原因，但還是理解不了?！?br>
網(wǎng)友“ 陳新”回復(fù)解釋?zhuān)骸?這是一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。所有源(至少我見(jiàn)到的)的輸出幅度都是按照50ohm匹配時(shí)定義的。你的示波器應(yīng)該被打到了高阻輸入檔，你可以選擇50ohm輸入檔，應(yīng)該看到的就是實(shí)際情況。而高阻的時(shí)候會(huì)增加近似的一倍。解釋這個(gè)現(xiàn)象可以自己畫(huà)個(gè)等效電路，源的等效電路就是一個(gè)電壓源串聯(lián)一個(gè)50ohm電阻，50ohm的負(fù)載得到電壓就是儀器的標(biāo)稱(chēng)輸出，如果電壓源是V，負(fù)載會(huì)得到V/2,這個(gè)V/2就是標(biāo)稱(chēng)輸出，如果接一個(gè)大負(fù)載，近似開(kāi)路的話(huà)，就會(huì)得到近似的V，這也就是為什么用高阻輸入的示波器會(huì)得到近似2倍電壓的緣故。”

網(wǎng)友“黔黔”幫忙指點(diǎn)：“ 這個(gè)很簡(jiǎn)單，你用TDR測(cè)試一下你的負(fù)載就好了，看看是否是一個(gè)特性阻抗為50歐姆的系統(tǒng)。在高頻下，不能用集總電路來(lái)考慮，建議回去復(fù)習(xí)一下電路中均勻傳輸線(xiàn)理論一章。只有當(dāng)信號(hào)源內(nèi)阻、傳輸線(xiàn)的特性阻抗、負(fù)載阻抗都相等的時(shí)候，信號(hào)才能不失真的傳輸，只要其中有一個(gè)不相等，信號(hào)就會(huì)發(fā)生反射，反射信號(hào)疊加在信號(hào)源上，你測(cè)試出來(lái)的值當(dāng)然高了。一般都是50歐姆系統(tǒng)比較多，差分信號(hào)100歐姆的多，還有75歐姆的也常見(jiàn)?！?br>
“ 陳新”補(bǔ)充說(shuō)：“匹配其實(shí)有兩個(gè)概念。一個(gè)是資用功率最大匹配，主要是直流和低頻的時(shí)候；一個(gè)是傳輸匹配，主要是在射頻微波小信號(hào)的時(shí)候達(dá)到反射最小。所以在任何時(shí)候，都需要做到匹配輸出?！?br>
網(wǎng)友“ LRQ9”回帖：“為了不影響被測(cè)電路，示波器的輸入斷被設(shè)計(jì)成高阻抗的。當(dāng)信號(hào)源輸出端開(kāi)路時(shí)，用示波器測(cè)出的是信號(hào)源的開(kāi)路電壓，接入一個(gè)匹配電阻后才能測(cè)出標(biāo)稱(chēng)電壓?！?br>
網(wǎng)友“YUGONG”的回帖非常詳細(xì)：“1.信號(hào)源一般為電壓源，內(nèi)阻通常在幾十歐，當(dāng)信號(hào)源輸出端開(kāi)路或負(fù)載很輕[即負(fù)載阻抗很大]時(shí)，輸出幅度近似信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)；負(fù)載重[負(fù)載阻抗小]時(shí)，則輸出相應(yīng)降低。2.標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載阻抗稍微復(fù)雜一些，因技術(shù)發(fā)展歷史的關(guān)系，電聲界音頻信號(hào)的“分貝”多按600歐平衡負(fù)載測(cè)量；電信界話(huà)音信號(hào)的“奈”則按500歐測(cè)量；視頻、射頻信號(hào)的測(cè)量一般有300、150和 50歐等等。現(xiàn)在隨著運(yùn)放電路的廣泛應(yīng)用，音頻信號(hào)的負(fù)載在許多情況是高阻的。3.因此在測(cè)試時(shí)應(yīng)根據(jù)不同情況的需要，在信號(hào)源輸出端跨接相應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)負(fù)載電阻，使測(cè)試結(jié)果符合要求?！?br>
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帖子整理：Mike Zhang