傳輸線

就像講曆史

，不得不插一段軍事理論課一樣
，想把我們的50Ωjiangmingbai，nayebudebujiangyixiazhegechuanshuxianle。zhongsuozhouzhi，dianxinhaoshijishangshiyidiancibodexingshizaichuanshuxianzhongchuanbode。dangchuanshuxiandechicunbuzaiyuanxiaoyudiancibobochangshi，jiubudebukaolvzhege“波”的特性了。

光在傳輸介質發生改變時會發生反射，電信號也一樣。反射會帶來什麼呢
，您的信號可能就會成這樣。

是不是整個人都不怎麼好了。為了不讓反射發生，就出現了均勻傳輸線，如PCB微(wei)帶(dai)線(xian)，同(tong)軸(zhou)線(xian)等(deng)，他(ta)們(men)介(jie)質(zhi)均(jun)勻(yun)，任(ren)何(he)一(yi)點(dian)橫(heng)截(jie)麵(mian)幾(ji)何(he)結(jie)構(gou)相(xiang)同(tong)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)電(dian)信(xin)號(hao)不(bu)會(hui)在(zai)傳(chuan)輸(shu)線(xian)內(nei)發(fa)生(sheng)反(fan)射(she)了(le)。但(dan)是(shi)問(wen)題(ti)又(you)來(lai)了(le)，送(song)君(jun)千(qian)裏(li)，終(zhong)須(xu)一(yi)別(bie)，傳(chuan)輸(shu)線(xian)早(zao)晚(wan)還(hai)是(shi)要(yao)把(ba)信(xin)號(hao)交(jiao)給(gei)信(xin)號(hao)的(de)負(fu)載(zai)的(de)。信(xin)號(hao)一(yi)旦(dan)來(lai)到(dao)傳(chuan)輸(shu)線(xian)終(zhong)點(dian)，豈(qi)不(bu)是(shi)還(hai)是(shi)要(yao)發(fa)生(sheng)反(fan)射(she)麼(me)。還(hai)好(hao)我(wo)們(men)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)不(bu)像(xiang)光(guang)那(na)麼(me)矯(jiao)情(qing)。隻(zhi)要(yao)保(bao)證(zheng)她(ta)的(de)瞬(shun)時(shi)阻(zu)抗(kang)不(bu)變(bian)，她(ta)也(ye)能(neng)將(jiang)就(jiu)一(yi)下(xia)不(bu)反(fan)射(she)回(hui)去(qu)。

瞬shun時shi阻zu抗kang就jiu是shi電dian信xin號hao在zai傳chuan輸shu線xian上shang某mou一yi點dian所suo受shou的de阻zu抗kang，經jing過guo研yan究jiu發fa現xian，均jun勻yun傳chuan輸shu線xian的de瞬shun時shi阻zu抗kang是shi個ge純chun阻zu性xing的de，與yu頻pin率lv無wu關guan
，就jiu像xiang個ge電dian阻zu，而er且qie瞬shun時shi阻zu抗kang隻zhi與yu傳chuan輸shu線xian的de幾ji何he結jie構gou和he填tian充chong材cai料liao有you關guan，所suo以yi又you叫jiao做zuo特te性xing阻zu抗kang。既ji然ran瞬shun時shi阻zu抗kang像xiang電dian阻zu，那na我wo們men就jiu給gei負fu載zai並bing聯lian一yi個ge電dian阻zu，讓rang總zong阻zu值zhi和he特te性xing阻zu抗kang相xiang等deng
，這zhe樣yang信xin號hao就jiu不bu會hui有you太tai大da的de反fan感gan，會hui屈qu尊zun降jiang貴gui的de傳chuan到dao負fu載zai中zhong去qu而er不bu會hui反fan射she回hui來lai，您nin的de電dian路lu也ye就jiu清qing淨jing了le。這zhe種zhong方fang法fa叫jiao做zuo終zhong端duan匹pi配pei。

haiyouyizhongfangfajiushiyuanduanpipei，jizaiyuanduanchuanruyigedianzu
，shiqiyuxinhaoyuandeshuchudianzuxiangjiadengyuchuanshuxiandetexingzukang
，zheyangjiukeyirangfanshebodefuzaiyuchuanshuxianzukangxiangdeng，congerxishoufanshebo
，burangqizaichuanshuxianshangzhuanglaizhuangqu。henduoshihouzheliangzhongpipeishitongshiyongde。

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製造成本，這種情況隻能找一個折中值。而50Ω正是同軸線的傳輸功率
、傳輸損耗以及製造成本的一個最佳平衡點。所以大多數高速信號都會采用50Ω特性阻抗係統，形成標準並沿用至今

，成為使用最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麼會有個50Ω，是為了防止信號反射麼
，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

xiangxindajiadouyouzhezhongjingli
，tiaoshiyigeyouwentidedianlu，xiangkankanboxing，jieguojieshangtantoudianlujiuzhengchangle，nakaitantoudianlujiuyouchuwenti。zhejiushifuzaixiaoyingyinqide。shiboqizai1MΩ阻抗模式下的等效模型比較複雜，大致可以等效成是1MΩ和一個十幾pF的電容並聯在一起的形式。


這個1MΩ是示波器的規範。而電容是我們並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(yi)後(hou)，電(dian)容(rong)會(hui)成(cheng)為(wei)主(zhu)要(yao)的(de)負(fu)載(zai)。由(you)於(yu)這(zhe)兩(liang)個(ge)參(can)數(shu)的(de)引(yin)入(ru)
，就(jiu)會(hui)使(shi)得(de)測(ce)量(liang)時(shi)的(de)信(xin)號(hao)與(yu)原(yuan)信(xin)號(hao)有(you)差(cha)異(yi)，從(cong)而(er)使(shi)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)出(chu)現(xian)誤(wu)差(cha)。那(na)麼(me)差(cha)異(yi)有(you)多(duo)大(da)呢(ne)，這(zhe)也(ye)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)您(nin)的(de)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)和(he)負(fu)載(zai)。就(jiu)按(an)上(shang)圖(tu)的(de)例(li)子(zi)來(lai)說(shuo)。根(gen)據(ju)戴(dai)維(wei)寧(ning)定(ding)理(li)，可(ke)變(bian)為(wei)：

可知原信號為； ；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。而如果您係統的Re是25Ω，那麼這個偏差會達到-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（當然這種補償隻是相對於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。前麵我們已經知道，高速信號中
，50Ω係統是使用最廣泛的，所以我們選擇50Ω係統即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最好。所以如果您是50Ω係統
，示波器測量出的結果影響與原信號最為接近。

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範圍內。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(na)會(hui)發(fa)生(sheng)什(shen)麼(me)情(qing)況(kuang)呢(ne)。由(you)上(shang)文(wen)可(ke)知(zhi)

，負(fu)載(zai)相(xiang)應(ying)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。再(zai)結(jie)合(he)傳(chuan)輸(shu)線(xian)理(li)論(lun)，可(ke)知(zhi)會(hui)有(you)一(yi)個(ge)反(fan)射(she)波(bo)反(fan)射(she)回(hui)信(xin)號(hao)源(yuan)
，這(zhe)對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)精(jing)密(mi)的(de)儀(yi)器(qi)這(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)致(zhi)命(ming)的(de)。所(suo)以(yi)這(zhe)時(shi)候(hou)需(xu)要(yao)加(jia)入(ru)一(yi)個(ge)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最小。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
，隻能夠使用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隻能夠使用有源探頭，同軸電纜僅適用於測量無負載信號（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。測量係統最好是50Ω係統，再考慮到傳輸線理論
，最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。

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