示波器測量與50Ω相關的注意事項
光在傳輸介質發生改變時會發生反射，電信號也一樣。反射會帶來什么呢，您的信號可能就會成這樣。
是不是整個人都不怎么好了。為了不讓反射發生，就出現了均勻傳輸線，如PCB微帶線，同軸線等，他們介質均勻，任何一點橫截面幾何結構相同，這樣就可以保證電信號不會在傳輸線內發生反射了。但是問題又來了，送君千里，終須一別，傳輸線早晚還是要把信號交給信號的負載的。信號一旦來到傳輸線終點，豈不是還是要發生反射么。還好我們的電信號不像光那么矯情。只要保證她的瞬時阻抗不變，她也能將就一下不反射回去。瞬時阻抗就是電信號在傳輸線上某一點所受的阻抗，經過研究發現，均勻傳輸線的瞬時阻抗是個純阻性的，與頻率無關，就像個電阻，而且瞬時阻抗只與傳輸線的幾何結構和填充材料有關，所以又叫做特性阻抗。既然瞬時阻抗像電阻，那我們就給負載并聯一個電阻，讓總阻值和特性阻抗相等，這樣信號就不會有太大的反感，會屈尊降貴的傳到負載中去而不會反射回來，您的電路也就清凈了。這種方法叫做終端匹配。還有一種方法就是源端匹配，即在源端串入一個電阻，使其與信號源的輸出電阻相加等于傳輸線的特性阻抗，這樣就可以讓反射波的負載與傳輸線阻抗相等，從而吸收反射波，不讓其在傳輸線上撞來撞去。很多時候這兩種匹配是同時用的。
著名的50Ω
特性阻抗大小會影響信號傳輸功率、傳輸損耗、串擾等電氣性能，而其板材和幾何結構又影響制造成本，這種情況只能找一個折中值。而50Ω正是同軸線的傳輸功率、傳輸損耗以及制造成本的一個佳平衡點。所以大多數高速信號都會采用50Ω特性阻抗系統，形成標準并沿用至今，成為使用廣泛的一種阻抗標準。比如常見的PCIE，其單端阻抗就是要求是50Ω。
這就是這個50Ω的由來，但是還沒有解釋示波器上為什么會有個50Ω，是為了防止信號反射么，是的，這確實是一個原因，但是除了這點，他還有著其他的意義。
示波器的負載效應
相信大家都有這種經歷，調試一個有問題的電路，想看看波形，結果接上探頭電路就正常了，拿開探頭電路就又出問題。這就是負載效應引起的。示波器在1MΩ阻抗模式下的等效模型比較復雜，大致可以等效成是1MΩ和一個十幾pF的電容并聯在一起的形式。
這個1MΩ是示波器的規范。而電容是我們并不想要但是又不可避免的寄生參數。在DC和較低頻時，1MΩ起到主導地位。而當頻率超過10M以后，電容會成為主要的負載。由于這兩個參數的引入，就會使得測量時的信號與原信號有差異，從而使測量結果出現誤差。那么差異有多大呢，這也要取決于您的被測電路的輸出電阻和負載。
低頻信號的差異主要是戴維寧輸出電阻Re與1MΩ的分壓決定，而高頻時，則需要再加上Re與16pF容抗的分壓。
經計算可知，如果Re的值是10Ω，而信號的頻率是200M，則示波器的負載效應會造成-0.2db左右的偏差。而如果您系統的Re是25Ω，那么這個偏差會達到-1db。如果是50Ω呢，100Ω呢，無疑誤差會越來越大。
示波器為了使得測量更加準確，是必須在內部加一些補償措施將這些偏差補償回來的(當然這種補償只是相對于測量結果與原信號而言的，內部補償是無法減小測量時信號與原信號之間的差異)。那具體應該按那種情況來補償呢。前面我們已經知道，高速信號中，50Ω系統是使用廣泛的，所以我們選擇50Ω系統即Re=25Ω的情況下進行補償。示波器廠家都會在這種情況下將信號補償的好。所以如果您是50Ω系統，示波器測量出的結果影響與原信號為接近。如果您的等效輸出電阻與25Ω相差很多且需要測量的頻率較高，則需要評估測量誤差是否在您允許的范圍內。建議使用10:1探頭進行測量，因為其寄生電容要比示波器低，而1:1探頭的負載電容基本上是50pF左右的，其負載效應比示波器本身要嚴重的多。如果10:1探頭仍然不能滿足您的需求，就要選擇寄生電容更小的有源探頭進行測量了。
試想一下，如果用示波器直接與高頻信號發生器相連，測量信號發生器輸出的高頻信號，而高頻信號發生器的輸出電阻都是50Ω，那會發生什么情況呢。由上文可知，負載相應會嚴重影響測量結果。再結合傳輸線理論，可知會有一個反射波反射回信號源，這對于一些精密的儀器這可能是致命的。所以這時候需要加入一個50Ω端接適配器或者使用內部50Ω檔位。這樣既大大減小信號的反射，又可以使得測量出的信號受負載效應影響小。這就是示波器50Ω阻抗的作用了。
示波器測量與50Ω相關的注意事項
結合傳輸線理論和示波器負載效應，說幾點在示波器測量中與50Ω有關的注意事項。當然，測量較低頻率信號時不需要考慮這些。
1、當示波器使用50Ω端接或者內部50Ω檔位時，只能夠使用50Ω同軸電纜或者一些要求做50Ω匹配的有源探頭。直接測量板載信號時則只能夠使用有源探頭，同軸電纜僅適用于測量無負載信號(如信號發生器)。
2、測量高頻信號時，要注意示波器的負載效應。測量系統好是50Ω系統，再考慮到傳輸線理論，好用探頭直接測量負載端而不是中間的PCB。
3、在測量信號發生器輸出波形時，需要進行50Ω端接。否者測量結果將會受示波器負載效應影響嚴重。按照結構和性能不同分類
①普通示波器。電路結構簡單，頻帶較窄，掃描線性差，僅用于觀察波形。
②多用示波器。頻帶較寬，掃描線性好，能對直流、低頻、高頻、超高頻信號和脈沖信號進行定量測試。借助幅度校準器和時間校準器，測量的準確度可達±5%。
③多線示波器。采用多束示波管，能在熒光屏上同時顯示兩個以上同頻信號的波形，沒有時差，時序關系準確。
④多蹤示波器。具有電子開關和門控電路的結構，可在單束示波管的熒光屏上同時顯示兩個以上同頻信號的波形。但存在時差，時序關系不準確。
⑤取樣示波器。采用取樣技術將高頻信號轉換成模擬低頻信號進行顯示，有效頻帶可達GHz級。
⑥記憶示波器。采用存儲示波管或數字存儲技術，將單次電信號瞬變過程、非周期現象和超低頻信號長時間保留在示波管的熒光屏上或存儲在電路中，以供重復測試。
⑦數字示波器。內部帶有微處理器，外部裝有數字顯示器，有的產品在示波管熒光屏上既可顯示波形，又可顯示字符。被測信號經模一數變換器（A/D變換器）送入數據存儲器，通過鍵盤操作，可對捕獲的波形參數的數據，進行加、減、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的運算，并顯示出答案數字。
北京凡實測控代理普源代理商、泰克代理商、是德代理商、安捷倫代理商、固緯代理商、橫河代理商、泰克示波器、安捷倫示波器、示波器等品牌產品。公司業務涉及產品銷售、維修、租賃和系統集成，產品報價低，品質保證，公司具有完善的售前售后服務和技術團隊。公司名稱：北京凡實測控技術有限公司
400-665-6604
