作為硬件入門(mén)愛(ài)好者，第一臺(tái)示波器的帶寬通常不會(huì)很高，多為70M、100M、200M……這些入門(mén)級(jí)專(zhuān)業(yè)示波器大多具有很高的性?xún)r(jià)比，但針對(duì)高頻的功能較少，尤其是經(jīng)常缺少50Ω模式，給部分要測(cè)高頻信號(hào)的朋友們帶來(lái)了不少困擾。
那么，這個(gè)問(wèn)題該如何解決？
01 中低端示波器的高頻信號(hào)測(cè)量
假設(shè)擁有一臺(tái)帶寬為200MHz的示波器，如果要測(cè)量一個(gè)200M的信號(hào)，由于示波器其內(nèi)部原理接近一個(gè)低通濾波器，而它帶寬定義在輸入信號(hào)幅值衰減3dB處的頻率，所以，實(shí)際測(cè)量值應(yīng)該是0.7V左右。
但如果我們真的拿入門(mén)級(jí)示波器去測(cè)量，會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)出來(lái)的數(shù)值甚至不到0.5V，和預(yù)計(jì)相差甚遠(yuǎn)，這就是電信號(hào)反射導(dǎo)致的結(jié)果。
直接說(shuō)結(jié)論，要減少信號(hào)反射，在使用儀器的時(shí)候，要讓源、接收機(jī)電阻相等。信號(hào)源內(nèi)阻本身是50Ω的 ，示波器內(nèi)阻自然也要調(diào)整為50Ω，才能測(cè)量出更好的結(jié)果。
那么，一定要花更多的錢(qián)購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)擁有50Ω模式的示波器嗎？
我們可以先做個(gè)測(cè)試，試試一臺(tái)不帶50Ω模式的200M示波器，其實(shí)際最高帶寬，也就是將輸入信號(hào)幅值衰減小于30%的頻率到底有多大。
為了方便模擬，以下測(cè)試會(huì)使用帶有50Ω模式和帶寬限制功能的中端示波器鼎陽(yáng)SDS2502X Plus。
將信號(hào)源設(shè)置為高阻模式，輸出1MHz、1Vpp的正弦波，設(shè)置示波器200M帶寬限制，1MΩ模式，并打開(kāi)測(cè)量功能，此時(shí)示波器測(cè)量出來(lái)的Vpp約為1.01V，誤差大約1%。
當(dāng)我們逐步加大信號(hào)源的頻率到113MHz，此時(shí)示波器測(cè)量出來(lái)的Vpp就只有不到700mV了，誤差達(dá)到了30%、3dB以上。
所以一臺(tái)200MHz帶寬的示波器，如果不帶50Ω模式，實(shí)際上帶寬也就是113MHz，損失了差不多一半。
02 阻抗匹配器
阻抗匹配器是一種電子元件或設(shè)備，用于調(diào)整電路的輸入和輸出之間的阻抗以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
它的等效電路也很簡(jiǎn)單，元件只有一個(gè)電阻，實(shí)際上就是相當(dāng)于給示波器“并聯(lián)”了一個(gè)50Ω的電阻，讓整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的阻抗變成50Ω。
原理簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，還是要用效果說(shuō)話(huà)，我們依舊可以做個(gè)實(shí)驗(yàn)。
信號(hào)源設(shè)置為50Ω模式，輸出113MHz、1Vpp的正弦波，示波器1M歐姆，限制帶寬200M，并打開(kāi)測(cè)量模式，這時(shí)我們測(cè)量出來(lái)的結(jié)果是820mV，和沒(méi)有帶匹配器的700mV相比，效果非常顯著。
讓我們?cè)龃笮盘?hào)源頻率，示波器測(cè)量值隨著頻率增高而衰減，直到178MHz，使用了匹配器的示波器才達(dá)到了衰減3dB，這樣，示波器的實(shí)際帶寬和標(biāo)定的200MHz只相差22MHz，比直接用高阻模式要好得多。
總結(jié)
在真實(shí)的50Ω模式下，178MHz時(shí)示波器顯示為750mV，也確實(shí)要到200MHz的時(shí)候，測(cè)量信號(hào)才會(huì)衰減到700mV。
由此可見(jiàn)，阻抗匹配器對(duì)中低端示波器進(jìn)行信號(hào)測(cè)量有著極大的幫助，但是這并不代表我們就再也不需要帶50Ω模式的示波器。況且，也只有200M以?xún)?nèi)的示波器才會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有50Ω模式的情況，高帶寬示波器的測(cè)量結(jié)果自然更加精準(zhǔn)。
有些使用鼎陽(yáng)示波器的小伙伴會(huì)發(fā)現(xiàn)，200MHz帶寬的示波器測(cè)出來(lái)的結(jié)果竟然有700多mV，這又是為什么？
實(shí)際上，示波器在設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)留足帶寬裕量，鼎陽(yáng)示波器就做足了這點(diǎn)。如果要測(cè)出文章最初的結(jié)論，只能測(cè)到500mV左右的情況，那么輸入信號(hào)就需要達(dá)到250MHz以上才行。
