示波器1m和50欧姆示阻抗匹配_阻抗匹配,示波器,50欧姆电阻,他们之间是什么关系?(第一回)...
首先思考這樣一個問題,下面這個測量實驗中,示波器的測量結果是多少?
是和信號源一樣的5V嗎?
先別著急回答,假如里面的信號源和示波器不是理想型 ,而是和現實中一樣帶有內部阻抗的元件,見下圖,在這個回路中,示波器測量的電壓還會是5V嗎?
當然還是啊,0.5歐與1兆歐相比太小了。那下面呢?
信號源的5V電壓,分別分給了r2和R3兩個電阻,壓降分別為2.5V,示波器的數值就是2.5V,而不是最開始的5V了。
由此可見,現實中,示波器和信號源都不是理想型,示波器的內部阻抗會分掉一部分信號源的壓降,細想竟然有點可怕,我們平時使用示波器的時候,測量出來的波形,到底是不是實際的波形呢?究竟和實際波形相差多少呢?
首先來看一下示波器的等效模型,相當于一個1M歐和一個20pF電容的并聯,其中1M歐是示波器的規范,對于一些低級示波器(測量頻率小于20MHz)來說,內部電阻一般為1M歐,而相對高級的示波器(測量頻率在20MHz以上)來說,內部電阻一般為1M歐/75歐姆/50歐姆可調。
電路等效模型如下:
根據戴維南定理,回路再次等效為:
其中Re電阻為Rs與Rl的并聯,所以Re的阻值小于Rs與Rl的較小值,而Rs本來就很小,所以回路中,低頻時,R2的分壓占絕大部分,而高頻時,需要將20pF的電容考慮進去。參考文章開頭例子,Re與1M歐的大小關系對實驗結果影響很大。
既然示波器分掉了信號源的一部分電壓,為了測量結果準確,必須在內部對測量結果進行補償,但是信號源內阻千千萬,那我們應該在以什么為基準進行補償呢?
--哪里都有的50歐--
高頻電信號在傳輸時可以看做電磁波的形式,而在實際電路中,電磁波會根據實際情況的不同產生不同大小的反射,進而產生不需要的雜波,影響正常信號。所以,出現了同軸線等方法來避免信號傳輸中的反射的問題。
但是,信號傳輸到負載時,還是會發生反射。這樣怎么辦呢?
阻抗匹配。
特性阻抗的不同大小會影響信號的傳輸功率、損耗、信號串擾等問題,同時考慮到制造成本,所以綜合各種因素,選擇了一個最佳的平衡點:50歐姆。所以很多高頻信號傳輸都會采用50歐姆特性阻抗系統,以至于一度成為一種最廣泛的阻抗標準。
這就是50歐姆的由來。
所以,50歐姆阻抗系統作為標準,推廣開來,而示波器的廠家也會按照這個標準進行示波器的補償和調校,保證信號的真實性。
但是,為什么示波器要使用這個50歐姆電阻呢?
未完待續~
總結
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