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示波器接入后等效電路

1MΩ阻抗和50Ω阻抗檔位的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是不同的，1MΩ檔位的出發(fā)點(diǎn)是為了讓示波器擁有較小的負(fù)載效應(yīng)，可以“安安靜靜的”做個(gè)旁觀者。而50Ω檔位則是為了消除傳輸線上的信號(hào)反射，將傳輸線影響降到最低。選擇何種阻抗檔位，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況而定：

• 當(dāng)被測(cè)信號(hào)是一個(gè)無(wú)負(fù)載信號(hào)（如信號(hào)發(fā)生器），且采用50Ω特性阻抗同軸電纜與示波器相連接時(shí)，則需要使用50Ω阻抗檔位。

• 當(dāng)被測(cè)信號(hào)是一個(gè)板載信號(hào)，有自己完整的終端接收系統(tǒng)時(shí)，則需要使用1MΩ阻抗檔位直接測(cè)量或者使用探頭測(cè)量。

• 配合探頭測(cè)量時(shí)，需要注意無(wú)源探頭都需要使用1MΩ阻抗檔位，有源探頭則需要根據(jù)探頭要求進(jìn)行匹配，一般來(lái)說(shuō)高頻探頭要求50Ω阻抗檔位，低頻探頭要求1MΩ阻抗檔位。

• 使用無(wú)源探頭時(shí)需要注意，1:1探頭通常只有6MHz的帶寬。想要更高頻率，需要選用帶衰減的無(wú)源探頭。

當(dāng)示波器同時(shí)提供50歐姆輸入和1兆歐姆輸入時(shí)，如何選擇合適的輸入耦合關(guān)系到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，以下是我們對(duì)于示波器耦合輸入選擇的建議：

當(dāng)使用10X探頭時(shí)，選擇1M歐姆輸入

當(dāng)示波器與10x探頭一起使用時(shí)，唯一的選擇是1兆歐輸入，沒(méi)有其他的選擇。

如果待測(cè)信號(hào)帶寬低于200 MHz，則10x探頭是非常合適的適通用探頭。10x探頭的缺點(diǎn)是：由于將信號(hào)衰減10倍，因此信噪比降低20 dB。

對(duì)于12位高分辨率示波器，輸入噪聲峰峰值約為1 mV。10x探頭能夠提供的最高垂直靈敏度為10 mV/div，如果想測(cè)量小于100 mV的低電平信號(hào)，則10x探頭將限制示波器的垂直靈敏度。在這種情況下，請(qǐng)考慮使用直接連接或有源探頭。

使用線纜直接連接測(cè)試低電壓信號(hào)時(shí)，選擇1M歐姆

如果是測(cè)量非常低電平的信號(hào)，請(qǐng)選擇直接線纜連接到示波器，并選擇1M歐姆輸入。這樣可以利用示波器放大器的全部靈敏度，選擇1M歐姆輸入，能夠測(cè)量高達(dá)50 V的電壓，并具有較大的動(dòng)態(tài)范圍偏移和交流耦合。

使用直接線纜連接并選擇1M歐姆輸入的不利之處在于，可能會(huì)引入反射誤差（如下圖所示）。

當(dāng)信號(hào)遇到瞬時(shí)阻抗變化時(shí)，總是會(huì)發(fā)生反射，如果信號(hào)源的上升時(shí)間大于線纜延遲的4倍，則在信號(hào)的上升沿或下降沿會(huì)忽略掉反射，反射誤差可以忽略不計(jì)。

如果信號(hào)上升時(shí)間很大或線纜較短，則不必?fù)?dān)心反射問(wèn)題。在示波器上使用1兆歐的輸入阻抗就可以了，能夠查看更高電壓信號(hào)，具有更大的DC偏置并可使用AC耦合。

對(duì)于長(zhǎng)上升時(shí)間或低帶寬信號(hào)，首選設(shè)置為1兆歐姆輸入，帶寬有多低？如果典型的電纜長(zhǎng)度為1米，則電纜的時(shí)間延遲約為5納秒。這意味著對(duì)于上升時(shí)間大于4 x 5 ns = 20 ns的信號(hào)，1兆歐姆的輸入是可以的。這是大約0.35 / 20nsec = 17 MHz的信號(hào)帶寬。如果信號(hào)的帶寬低于20 MHz，可以使用1兆歐姆的輸入。

使用50歐姆電纜時(shí)，請(qǐng)使用50歐姆來(lái)消除反射

示波器具有50歐姆輸入選項(xiàng)的真正原因是為了減少使用50歐姆特性阻抗線纜（例如RG58或RG174電纜）連接到示波器的信號(hào)的反射。

如果使用50歐姆的電纜，則信號(hào)在傳播到示波器時(shí)，會(huì)看到50歐姆的瞬時(shí)阻抗。當(dāng)它進(jìn)入示波器時(shí)，如果我們可以使瞬時(shí)阻抗保持恒定，則不會(huì)有反射，并且會(huì)在示波器中看到由信號(hào)源發(fā)射到電纜中的實(shí)際電壓。我們特別在示波器上增加50歐姆輸入選項(xiàng)，是因?yàn)榧僭O(shè)客戶會(huì)使用50 歐姆線纜。這意味著，對(duì)于高帶寬的信號(hào)，可以最高到示波器的額定帶寬，請(qǐng)使用50歐姆的輸入阻抗設(shè)置。這將提供最高帶寬和最低噪聲的測(cè)量。

選擇50歐姆輸入時(shí)，注意防止過(guò)壓損壞

但是，如果輸入的DC或RMS電壓接近或高于5 V，請(qǐng)勿在示波器上使用50 ohm輸入！

示波器內(nèi)部放大器前面是一個(gè)50歐姆的電阻，該電阻的功耗僅為0.5瓦。如果電阻功耗超過(guò)0.5瓦，則會(huì)發(fā)熱過(guò)多。在極端情況下，電阻器可能會(huì)熱損壞，或者會(huì)從板上掉下來(lái)。0.5瓦的功耗限制對(duì)應(yīng)于5 Vrms的輸入信號(hào)， 例如，這意味著5 V的DC電平或占空比為50％的10 V峰峰值信號(hào)。如果需要探測(cè)高于5 V的電壓（尤其是電源軌），請(qǐng)考慮使用諸如RP4030之類的電源信號(hào)完整性探頭，該探頭設(shè)計(jì)用于高達(dá)30 Vdc的電源軌測(cè)量。