中心議題：

• 硬件電路測量中的陷阱

解決方案：

• 避免測試儀器和儀表的負載效應和濾波器效應
• 避免測試線材的濾波器效應和負載效應

zaipingshiceshiyingjiandianludeshihou，jingchanghuiyudaoyixierongyihushiyouburongyijiaochadewenti，danshiwomenyoubixuzhengshizhexiewentidecunzai

，bingxiangfangshefajianruohuozhexiaochuzhexiewenti，zhelichengzhiweiyingjiandianluceliangzhongdexianjing。

測試儀器和儀表的負載效應和濾波器效應

在用萬用表celiangdianyahuozhedianliudeshihou，wanyongbiaodoushizuoweiyigefuzaiheceliangduixiangbinglianhuozhechuanlianzaiyiqi。ruguoceliangduixiangdefuzaidaxiaohewanyongbiaodedengxiaofuzaidedaxiaoxiangbi
，ruguoshuyuxiangtongshuliangjidaxiao，namewanyongbiaofuzaijiuyidinghuiduiceliangduixiangchanshengyingxiang。biruceliangdianya，beicefuzaidedaxiaoruguoshi10K
，那(na)麼(me)如(ru)果(guo)所(suo)采(cai)用(yong)萬(wan)用(yong)表(biao)的(de)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)也(ye)是(shi)這(zhe)個(ge)這(zhe)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)的(de)，那(na)麼(me)測(ce)試(shi)的(de)結(jie)果(guo)一(yi)定(ding)會(hui)有(you)很(hen)大(da)的(de)誤(wu)差(cha)。根(gen)據(ju)並(bing)聯(lian)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)分(fen)流(liu)理(li)論(lun)，如(ru)果(guo)要(yao)減(jian)小(xiao)這(zhe)種(zhong)誤(wu)差(cha)，就(jiu)必(bi)須(xu)選(xuan)擇(ze)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)大(da)的(de)萬(wan)用(yong)表(biao)，並(bing)且(qie)是(shi)越(yue)大(da)越(yue)好(hao)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan)，指(zhi)針(zhen)萬(wan)用(yong)表(biao)在(zai)測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)的(de)時(shi)候(hou)，其(qi)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)根(gen)據(ju)量(liang)程(cheng)的(de)不(bu)同(tong)分(fen)布(bu)在(zai)幾(ji)十(shi)千(qian)歐(ou)到(dao)幾(ji)百(bai)千(qian)歐(ou)數(shu)量(liang)級(ji)，數(shu)字(zi)萬(wan)用(yong)表(biao)在(zai)測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)的(de)時(shi)候(hou)
，因(yin)其(qi)采(cai)用(yong)了(le)有(you)源(yuan)電(dian)路(lu)做(zuo)為(wei)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)，所(suo)以(yi)其(qi)值(zhi)一(yi)般(ban)根(gen)據(ju)量(liang)程(cheng)不(bu)同(tong)分(fen)布(bu)在(zai)兆(zhao)歐(ou)數(shu)量(liang)級(ji)到(dao)十(shi)幾(ji)兆(zhao)歐(ou)數(shu)量(liang)級(ji)，相(xiang)對(dui)而(er)言(yan)
，其(qi)對(dui)被(bei)測(ce)對(dui)象(xiang)的(de)影(ying)響(xiang)就(jiu)小(xiao)很(hen)多(duo)，測(ce)試(shi)的(de)結(jie)果(guo)可(ke)信(xin)度(du)也(ye)比(bi)較(jiao)高(gao)。但(dan)是(shi)，如(ru)果(guo)將(jiang)數(shu)字(zi)萬(wan)用(yong)表(biao)看(kan)做(zuo)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)話(hua)，其(qi)高(gao)阻(zu)值(zhi)的(de)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)，又(you)會(hui)容(rong)易(yi)拾(shi)取(qu)一(yi)些(xie)噪(zao)聲(sheng)電(dian)壓(ya)
，所(suo)以(yi)也(ye)會(hui)引(yin)進(jin)一(yi)些(xie)測(ce)試(shi)上(shang)的(de)誤(wu)差(cha)，如(ru)果(guo)要(yao)減(jian)小(xiao)這(zhe)個(ge)高(gao)阻(zu)的(de)探(tan)頭(tou)效(xiao)應(ying)，就(jiu)必(bi)須(xu)在(zai)測(ce)量(liang)的(de)時(shi)候(hou)，表(biao)筆(bi)和(he)表(biao)體(ti)盡(jin)可(ke)能(neng)遠(yuan)離(li)一(yi)些(xie)潛(qian)在(zai)的(de)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)源(yuan)。矛(mao)盾(dun)論(lun)的(de)又(you)一(yi)次(ci)體(ti)現(xian)在(zai)這(zhe)裏(li)。

再zai用yong聯lian係xi的de觀guan點dian來lai看kan
，測ce量liang儀yi器qi作zuo為wei等deng效xiao負fu載zai實shi際ji上shang也ye參can與yu了le所suo測ce量liang的de電dian路lu的de工gong作zuo，如ru果guo要yao考kao慮lv其qi影ying響xiang的de話hua，一yi旦dan測ce量liang儀yi器qi介jie入ru了le測ce試shi電dian路lu，整zheng個ge電dian路lu的de工gong作zuo狀zhuang態tai就jiu發fa生sheng了le變bian化hua

，如ru果guo測ce量liang儀yi器qi對dui電dian路lu的de影ying響xiang比bi較jiao小xiao
，那na麼me這zhe個ge測ce量liang儀yi器qi的de影ying響xiang就jiu是shi一yi個ge微wei擾rao，可ke以yi忽hu略lve
，如ru果guo測ce量liang儀yi器qi對dui電dian路lu的de影ying響xiang比bi較jiao大da，那na麼me這zhe個ge測ce量liang儀yi器qi的de影ying響xiang就jiu是shi對dui這zhe個ge電dian路lu係xi統tong的de一yi個ge衝chong擊ji。這zhe就jiu是shi為wei什shen麼me，有you時shi候hou我wo們men做zuo測ce試shi的de時shi候hou，表biao筆bi一yi旦dan放fang在zai測ce試shi對dui象xiang上shang，卻que看kan到dao了le測ce試shi對dui象xiang自zi激ji了le，或huo者zhe不bu工gong作zuo了le
，或huo者zhe有you莫mo名ming其qi妙miao的de噪zao聲sheng出chu現xian的de原yuan因yin
，這zhe個ge時shi候hou
，我wo們men需xu要yao做zuo的de就jiu是shi更geng換huan負fu載zai效xiao應ying小xiao的de儀yi器qi或huo者zhe表biao筆bi探tan頭tou。

在zai用yong萬wan用yong表biao測ce量liang交jiao流liu信xin號hao的de時shi候hou
，還hai需xu要yao注zhu意yi測ce量liang對dui象xiang的de工gong作zuo頻pin率lv，萬wan用yong表biao作zuo為wei負fu載zai參can與yu測ce量liang的de時shi候hou，如ru果guo單dan純chun從cong測ce量liang表biao筆bi向xiang萬wan用yong表biao看kan進jin去qu，可ke以yi認ren為wei萬wan用yong表biao是shi一yi個ge濾lv波bo器qi，因yin為wei其qi測ce量liang電dian路lu無wu非fei是shi由you一yi些xie電dian阻zu，電dian容rong，晶jing體ti管guan組zu成cheng的de測ce量liang電dian路lu，那na麼me這zhe個ge電dian路lu必bi然ran存cun在zai一yi個ge工gong作zuo頻pin率lv範fan圍wei（帶寬）
，如ru果guo在zai這zhe個ge頻pin率lv範fan圍wei內nei測ce量liang
，那na麼me測ce試shi結jie果guo有you效xiao
，如ru果guo在zai這zhe個ge頻pin率lv範fan圍wei之zhi外wai測ce量liang
，測ce試shi結jie果guo就jiu不bu準zhun確que了le。所suo以yi必bi須xu關guan注zhu測ce試shi儀yi器qi的de頻pin率lv範fan圍wei。這zhe個ge就jiu是shi萬wan用yong表biao的de濾lv波bo器qi效xiao應ying。

同(tong)樣(yang)，在(zai)使(shi)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)，交(jiao)流(liu)毫(hao)伏(fu)表(biao)
，超(chao)高(gao)頻(pin)微(wei)伏(fu)表(biao)和(he)頻(pin)譜(pu)儀(yi)時(shi)，也(ye)必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)相(xiang)應(ying)的(de)負(fu)載(zai)效(xiao)應(ying)和(he)濾(lv)波(bo)器(qi)效(xiao)應(ying)，應(ying)該(gai)根(gen)據(ju)所(suo)測(ce)試(shi)對(dui)象(xiang)的(de)負(fu)載(zai)和(he)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)去(qu)選(xuan)擇(ze)相(xiang)應(ying)的(de)儀(yi)器(qi)。在(zai)儀(yi)器(qi)的(de)說(shuo)明(ming)書(shu)上(shang)，一(yi)般(ban)都(dou)有(you)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)說(shuo)明(ming)，以(yi)及(ji)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)的(de)說(shuo)明(ming)，這(zhe)個(ge)比(bi)較(jiao)常(chang)見(jian)，非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)。

一yi般ban而er言yan，測ce量liang低di頻pin交jiao流liu信xin號hao時shi，如ru果guo單dan純chun想xiang測ce量liang信xin號hao的de大da小xiao，可ke以yi選xuan擇ze數shu字zi萬wan用yong表biao，如ru果guo還hai想xiang看kan到dao信xin號hao的de時shi域yu波bo形xing
，那na麼me選xuan擇ze示shi波bo器qi。如ru果guo信xin號hao很hen微wei弱ruo，可ke以yi選xuan擇ze毫hao伏fu表biao和he示shi波bo器qi搭da配pei使shi用yong。測ce量liang音yin頻pin信xin號hao時shi
，根gen據ju信xin號hao的de大da小xiao，可ke以yi選xuan擇ze示shi波bo器qi或huo者zhe毫hao伏fu表biao

，mVshuliangjidejiaoliuxinhao，keyiyongshiboqihehaofubiaodapeishiyong。gaopinxinhaoshi，kexuanzechaogaopinhaofubiaohuozhepinpuyi。zaishiyongzhexieyiqideshihou，bixuzhuyifuzaixiaoyinghelvboqixiaoying。youqishizaicelianggaopinxiaoxinhao（uV數量級）電路的時候，如果高頻放大器的負載為並聯諧振電路，這個時候如果用頻譜儀（50ohm負載效應）進行測量，必然導致50ohm的de頻pin譜pu儀yi和he並bing聯lian諧xie振zhen電dian路lu一yi起qi作zuo為wei高gao頻pin放fang大da器qi的de負fu載zai，這zhe樣yang必bi然ran導dao致zhi放fang大da器qi的de增zeng益yi降jiang低di，所suo測ce試shi的de結jie果guo必bi然ran是shi不bu準zhun確que的de，這zhe個ge時shi候hou可ke以yi采cai用yong差cha分fen高gao阻zu探tan頭tou配pei合he頻pin譜pu儀yi進jin行xing測ce量liang，可ke以yi很hen大da程cheng度du上shang減jian小xiao負fu載zai效xiao應ying的de影ying響xiang。

另ling外wai
，在zai測ce試shi晶jing體ti的de時shi候hou
，一yi般ban常chang見jian的de是shi用yong示shi波bo器qi進jin行xing時shi序xu的de測ce量liang，還hai有you的de是shi測ce試shi晶jing體ti是shi否fou振zhen蕩dang。這zhe個ge時shi候hou
，一yi定ding要yao注zhu意yi示shi波bo器qi探tan頭tou的de負fu載zai效xiao應ying，因yin為wei探tan頭tou上shang會hui存cun在zai寄ji生sheng電dian容rong
，比bi較jiao小xiao，一yi般ban是shipF量級

，但是晶體的負載電容一般也是pF量(liang)級(ji)
，所(suo)以(yi)探(tan)頭(tou)的(de)介(jie)入(ru)，會(hui)引(yin)起(qi)晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)頻(pin)率(lv)的(de)偏(pian)移(yi)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)
，嚴(yan)重(zhong)的(de)，會(hui)導(dao)致(zhi)晶(jing)體(ti)電(dian)路(lu)無(wu)法(fa)起(qi)振(zhen)。這(zhe)個(ge)時(shi)候(hou)，就(jiu)必(bi)須(xu)選(xuan)擇(ze)差(cha)分(fen)高(gao)阻(zu)探(tan)頭(tou)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。

測試線材的濾波器效應和負載效應

一般在測量高頻電路的時候，我們通常采用RF同軸線，比如常見的RG-58C，從直覺來看
，50ohm的RF同軸線不會對測量引起太大的影響

，可是如果從實際來思考，傳輸線可以看做是一係列LCRG組成的網絡

，由於CL的存在，這個網絡必然存在一個工作頻率範圍，由於RGdecunzai，zhegewangluobirancunzaisunhao，suoyichuanshuxianhuiduiceshixitongchanshenglvboqixiaoying，yejiushishuochuanshuxianyeyouyigegongzuopinlvfanweidewenti，ruguowomenyongwangluofenxiyiquceshiyigenRF同軸線比如RG-58C
，在很寬的頻率範圍來掃描其S21，我們會發現這個同軸線是一個低通濾波器
，從RF線材的非理想性來看

，這個測量結果應該是意料之中的。可以設想，如果我們單純讓這根同軸線工作在遠離其低通濾波器corner-frequency很遠的地方
，那麼從RF匹配的角度來看
，這個同軸線就不是一個50ohm或者75ohm匹配的同軸線，如果使用這根線，必然引起很大的反射損耗，此時就必須重新選擇其他RF線材。下麵的表格就是一個RF同軸線的參數表格
，可以看到每個feet長度時，其等效的電容大約是20~30pF，對於高頻而言，這個是比較大的電容，這就是為什麼我們在進行RF測量時
，必須選擇盡可能短的同軸線的原因。

相應地，在測量高頻信號（或者高頻數字信號）的de時shi候hou，示shi波bo器qi探tan頭tou的de地di線xian的de的de等deng效xiao負fu載zai效xiao應ying也ye必bi須xu考kao慮lv，探tan頭tou地di線xian的de介jie入ru，改gai變bian了le測ce試shi係xi統tong的de特te性xing，探tan頭tou地di線xian作zuo為wei一yi個ge感gan性xing負fu載zai元yuan件jian必bi然ran引yin起qi測ce試shi對dui象xiang的de傳chuan輸shu特te性xing的de改gai變bian
，從cong而er引yin起qi測ce試shi結jie果guo的de變bian化hua，嚴yan重zhong的de會hui引yin起qi係xi統tong振zhen蕩dang和he自zi激ji。

以上就是測試線材的濾波器效應和負載效應。

結語

如ru果guo從cong基ji本ben電dian路lu理li論lun和he信xin號hao與yu係xi統tong的de角jiao度du去qu理li解jie上shang述shu這zhe些xie測ce試shi係xi統tong中zhong的de陷xian阱jing
，我wo們men會hui很hen容rong易yi理li解jie
，並bing在zai選xuan擇ze儀yi器qi或huo者zhe測ce試shi時shi
，知zhi道dao如ru何he減jian小xiao和he消xiao除chu這zhe些xie問wen題ti的de影ying響xiang。