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(gè)問(wèn)題,下面這個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中,示波器的測(cè)量結(jié)果是多少?
是和信號(hào)源一樣的5V嗎?
先別著急回答,假如里面的信號(hào)源和示波器不是理想型 ,而是和現(xiàn)實(shí)中一樣帶有內(nèi)部阻抗的元件,見(jiàn)下圖,在這個(gè)回路中,示波器測(cè)量的電壓還會(huì)是5V嗎?
當(dāng)然還是啊,0.5歐與1兆歐相比太小了。那下面呢?
信號(hào)源的5V電壓,分別分給了r2和R3兩個(gè)電阻,壓降分別為2.5V,示波器的數(shù)值就是2.5V,而不是最開(kāi)始的5V了。
由此可見(jiàn),現(xiàn)實(shí)中,示波器和信號(hào)源都不是理想型,示波器的內(nèi)部阻抗會(huì)分掉一部分信號(hào)源的壓降,細(xì)想竟然有點(diǎn)可怕,我們平時(shí)使用示波器的時(shí)候,測(cè)量出來(lái)的波形,到底是不是實(shí)際的波形呢?究竟和實(shí)際波形相差多少呢?
首先來(lái)看一下示波器的等效模型,相當(dāng)于一個(gè)1M歐和一個(gè)20pF電容的并聯(lián),其中1M歐是示波器的規(guī)范,對(duì)于一些低級(jí)示波器(測(cè)量頻率小于20MHz)來(lái)說(shuō),內(nèi)部電阻一般為1M歐,而相對(duì)高級(jí)的示波器(測(cè)量頻率在20MHz以上)來(lái)說(shuō),內(nèi)部電阻一般為1M歐/75歐姆/50歐姆可調(diào)。
電路等效模型如下:
根據(jù)戴維南定理,回路再次等效為:
其中Re電阻為Rs與Rl的并聯(lián),所以Re的阻值小于Rs與Rl的較小值,而Rs本來(lái)就很小,所以回路中,低頻時(shí),R2的分壓占絕大部分,而高頻時(shí),需要將20pF的電容考慮進(jìn)去。參考文章開(kāi)頭例子,Re與1M歐的大小關(guān)系對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。
既然示波器分掉了信號(hào)源的一部分電壓,為了測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,必須在內(nèi)部對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償,但是信號(hào)源內(nèi)阻千千萬(wàn),那我們應(yīng)該在以什么為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償呢?
--哪里都有的50歐--
高頻電信號(hào)在傳輸時(shí)可以看做電磁波的形式,而在實(shí)際電路中,電磁波會(huì)根據(jù)實(shí)際情況的不同產(chǎn)生不同大小的反射,進(jìn)而產(chǎn)生不需要的雜波,影響正常信號(hào)。所以,出現(xiàn)了同軸線等方法來(lái)避免信號(hào)傳輸中的反射的問(wèn)題。
但是,信號(hào)傳輸?shù)截?fù)載時(shí),還是會(huì)發(fā)生反射。這樣怎么辦呢?
阻抗匹配。
特性阻抗的不同大小會(huì)影響信號(hào)的傳輸功率、損耗、信號(hào)串?dāng)_等問(wèn)題,同時(shí)考慮到制造成本,所以綜合各種因素,選擇了一個(gè)最佳的平衡點(diǎn):50歐姆。所以很多高頻信號(hào)傳輸都會(huì)采用50歐姆特性阻抗系統(tǒng),以至于一度成為一種最廣泛的阻抗標(biāo)準(zhǔn)。
這就是50歐姆的由來(lái)。
所以,50歐姆阻抗系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn),推廣開(kāi)來(lái),而示波器的廠家也會(huì)按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行示波器的補(bǔ)償和調(diào)校,保證信號(hào)的真實(shí)性。
但是,為什么示波器要使用這個(gè)50歐姆電阻呢?
未完待續(xù)~
總結(jié)
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