信号测试阻抗匹配问题及应对方案    

——以示波器与信号源连接为例    

关键词 ：信号源      示波器      阻抗匹配      终端式负载      直通式负载    

阻抗匹配指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。在电子测试系统或设备信号传输过程中，由于测试端和被测端的输入或输出阻抗不同，将会引发阻抗匹配的问题，阻抗失配会导致测量不准确、甚至损坏仪器或设备的风险。 

现在Gooxian以示波器测量为例来论述。众所周知，示波器的输入阻抗一般为1M  W ，对不同的激励源（例如函数信号源输出阻抗为50  W ，视频信号源输出阻抗为75  W ），需要不同的阻抗匹配器。阻抗匹配器受电流、频率限制，尤其是功率和散热的影响。交流电流输出和直流电流输出的阻抗匹配问题不同，对于直流输出，使用纯电阻的阻抗匹配器，即匹配器的阻抗要与激励源的输出阻抗相等；对于交流输出，需要与激励源的容性和感性阻抗相匹配，称之为共轭匹配，即实部相等，虚部互为相反数。   

下面以直流输出的信号源为例，提供几种不同情况的信号源阻抗匹配方案。   

1  、对于小功率输出的信号，匹配电阻不需要太高的耐热和耐流，使用终端式阻抗匹配器（又为吸收式阻抗匹配器，或截止负载、终端负载，典型产品3840-50  ），信号源、示波器和阻抗匹配器的系统连接结构见图1  ，电路结构见图2：                         

图1   信号源、终端式负载与示波器连接图                     图2   信号源、终端式负载与示波器连接电路图     

在这个系统中（略去线路中的容抗，V  为信号源测试电压，R1  为信号源内阻，Ro  为输出阻抗，RL  为终端式负载阻抗，R2  为示波器输入阻抗），信号通过连接器同示波器连接，中途被负载分流，信号的一部分能量被负载吸收，其余能量在示波器中放大测量。由于部分能量在负载中截止，受负载可承受功率和散热的限制，这种匹配器用于小功率信号的测量。以3840-50    终端负载 为例，可承受的额定功率为0.5W  ，且最高耐温为70  ° C  ，当温度超过最高耐温时，功率会相应下降（见图3  ）。   

                图3   终端式负载（3840-50    ）功率随温度变化图   

2  、对于发出功率相对较高的信号源，需要通过式负载（或两端式负载、馈通式负载，典型产品HZ22），信号源、负载和示波器系统连接结构见图4  ，电路结构见图5：   

   图4     信号源、通过式负载与示波器连接图                             图5     信号源、通过式负载与示波器连接电路图   

在以上结构中（略去容抗，图示同图2  ），负载同时同信号源的输出阻抗和示波器的输入阻抗并联，信号功率大部分流向示波器，负载可承受的信号源输出功率更大，例如HZ22  可承受的额定功率为2W  。   

结论 ：阻抗匹配在测试中至关重要，为了正确与精确进行测试，我们要根据不同的需要和输出选择阻抗匹配器，才能让测试过程更安全，测试结果更准确。   

参考文献 :     

1  、《阻抗匹配器应用方案》，北京海洋兴业科技有限公司，2008.01    

2  、《什么是阻抗匹配以及为什么要进行阻抗匹配》，电子先锋，2006.03    

3  、《Model3840  ，Adapter  ，BNC  （male  ），Resistor Termination  》，Pomona  ，2008   

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