示波器输入阻抗之谜：1MΩ与50Ω的选择

"基础电子中的为什么示波器阻抗偏偏是1M和50欧？" 在电子工程领域，示波器是一种重要的测试设备，用于观察电信号的变化。当我们谈论示波器的输入阻抗时，通常会遇到1MΩ和50Ω这两种选择。这两个数值的设定并非随意，而是基于特定的工程原则。 首先，1MΩ的高输入阻抗设计是为了尽量减少对被测电路的影响。在测量弱信号或高阻抗电路时，一个高阻抗的输入可以确保示波器不会吸收过多电流，从而保持信号的真实状态。这使得1MΩ成为测量许多电子电路的标准配置，尤其是那些需要最小干扰的场合。 然而，50Ω输入阻抗的设置则有其特殊用途，这涉及到传输线理论。当信号在传输线（如同轴电缆、微带线等）中传输时，如果传输线的长度接近或等于信号波长的一定比例，信号将表现出波动特性，而非简单的电压或电流流动。此时，传输线的特性阻抗（Z0）变得至关重要，它决定了信号在传输线上的电压与电流比例，以及是否会发生反射。 特性阻抗Z0是传输线设计的关键参数，对于50Ω的传输线，它的设计是为了避免信号在传输过程中产生不必要的反射。反射会降低信号质量，导致失真、振荡甚至信号损失。例如，当信号到达终端，如果终端阻抗与传输线的特性阻抗不匹配，就会产生反射，如图1所示，这可能导致信号畸变，对测量结果产生严重影响。 为了解决这个问题，工程师们采用终端匹配技术。这意味着在信号到达的地方（比如示波器的输入端）设置一个50Ω的匹配电阻，使得示波器的输入阻抗与传输线的特性阻抗相等，从而消除反射。此外，还有源端匹配，即在信号源处添加匹配电阻，以使信号源的输出阻抗与传输线的特性阻抗相等，同样能有效防止反射。 在实际应用中，50Ω输入阻抗的示波器常用于测试高速数字电路、射频(RF)系统或者需要匹配50Ω系统的其他场合。而1MΩ输入阻抗的示波器更适合于低速模拟信号或一般用途的电路测量。 示波器的1MΩ和50Ω输入阻抗的选择是为了确保在不同类型的测量中提供最佳的信号保真度和无反射的传输。了解这些原理对于正确使用示波器进行信号分析至关重要。