示波器的阻抗选择

今天在做一个固态继电器SSR的性能测试实验时，给SSR的控制端一个方波，用示波器观察其输出端信号，理应是一个很好的方波。但是当示波器选用1MΩ的输入阻抗时，示波器屏幕上显示的波形很奇怪，把示波器的输入阻抗切换到50Ω时，观察的波形就是一个很好的方波。

在这里就有点奇怪了，示波器采集电压信号时，不应该是输入阻抗越大越好吗。查了些资料，也不是彻底懂，在这里贴出来。在电源噪声测试中,还存在示波器通道输入阻抗选择的争议.示波器的通道有
DC50/DC1M/AC1M 三个选项可选(对于高端示波器,可能只有 DC50 一个选项).一些工程师认为应该使用 1M欧的输入阻抗,另一些认为 50 欧的输入阻抗更合适. 在测试中我们发现:如果使用 1 倍衰减的探头测试,当示波器通道输入为 1M 欧时,通常其测量出的电源噪声大于 50 欧输入阻抗的.原因是:高频电源噪声从同轴电缆传输到示波器通道后,当示波器输入阻抗是 50 欧时,同轴电缆的特性阻抗 50 欧与通道的完全匹配,没有反射;而通道输入阻抗为 1M欧时,相当于是高阻,根据传输线理论,电源噪声发生反射,这样,导致 1M 欧输入阻抗是测试的电源噪声高于 50 欧的.所以,测量小电源噪声推荐使用 50 欧的输入阻抗.
探头的阻抗匹配是指探头与示波器电路的阻抗匹配,主要是电容效应,当阻抗不匹配里,信号会在探头与示波器的接口上产生反射,从而产生振荡.越是高频波形,表现的越明显
示波器上有一个校准方波波形输出的信号点,把探头接在上面,把方波调平一般我们就认为探头阻抗匹配好了.当然,其它这样匹配并不完全的.但对一般,无源探头也就最大带宽5~6百兆这样也够了.当有源探头时,一般都是用50欧的,这样阻抗匹配问题就很好办了.

在理想情况下,对被测仪器进行测试时不应影响它的正常工作,测量值也应和未接测试仪器时相同.当连接仪器进行测量时,要考虑阻抗对测量准确性的影响,为了保证仪器之间能够传送最大的功率,阻抗应该匹配.如果阻抗为纯电阻,应使输入阻抗与输出阻抗的值相等.如果阻抗包含电抗成分应使负载的输入阻抗与源的输出阻抗共轭匹配,这时能够传送最大功率.

阻抗匹配的阻抗值通常和使用的传输线的特性阻抗值一致.对于射频系统,一般采用50Ω阻抗.对于高阻抗仪器,由于等效并联电容的存在,随着频率升高,并联组合阻抗逐渐变小,将对被测电路形式负载.如1MΩ输入阻抗,在频率达到100MHz时,等效阻抗只有100Ω左右.因此,高带宽的示波器一般都采用50Ω输入阻抗,这样可以保证示波器与源端的匹配.但是使用50Ω输入阻抗时,必须考虑到50Ω输入阻抗的负载效应比较明显,此时最好使用低电容的有源探头