示波器输入阻抗该选1MΩ还是50Ω？

  的由来，我们应该先讲一下传输线。电信号其实就是以电磁波的形式在传输线中传播的。当传输线的尺寸不再远小于电磁波波长时，就必须考虑这个“波”的特性了。下图是将一个窄脉冲施加到100m左右的终端短路的网线上时，

  就像光要在水面才发生反射一样，电信号也是在其传输介质发生改变的时候才会发生反射，为了尽最大可能避免传输线上发生反射，就出现了均匀传输线，如PCB微带线，同轴线等，他们介质均匀，任何一点横截面几何结构相同，这样就能够保证电信号不会在传输线内发生反射了。但是信号一旦来到传输线终点，岂不是还是要发生反射么?

  其实只要保证信号的瞬时阻抗不变，同样也不可能会发生反射。瞬时阻抗就是电信号在传输线上某一点所受的阻抗，经过研究之后发现均匀传输线的瞬时阻抗是个纯阻性的，与频率无关，就像个电阻，而且瞬时阻抗只与传输线的几何结构和填充材料有关，所以又叫做特性阻抗。既然瞬时阻抗像电阻，那我们就给负载并联一个电阻，让其阻值和特性阻抗相等，这样信号就不会反射回来，而是被电阻吸收。您的电路也就清净了。这种方法叫做终端匹配。

  特性阻抗大小会影响信号传输功率、传输损耗、串扰等电气性能，而其板材和几何结构又影响制造成本，这样的一种情况只能找一个折中值。而50Ω正是同轴线的传输功率、传输损耗以及制造成本的一个最佳平衡点。所以大多数高速信号都会采用50Ω特性阻抗系统，形成标准并沿用至今，成为使用最广泛的一种阻抗标准。比如常见的PCIE，其单端阻抗就是要求是50Ω。这就是这个50Ω的由来，也是因如此，

  有朋友可能会出现疑惑，按上面的论述，岂不是50Ω的匹配比1MΩ的匹配要好，那还要1MΩ阻抗干什么呢?这就涉及到了示波器的负载效应问题了。相信我们大家都有这种经历，调试一个有问题的电路，想看看波形，结果接上探头电路就正常了，拿开探头电路就又出问题。这就是负载效应引起的。示波器本身是有输入阻抗的，用示波器测量的同时，也不得不将这部分阻抗并联到电路中。

  先以示波器在1MΩ阻抗模式为例，其大概能等效成是1MΩ和一个十几pF的电容并联在一起的形式。

  这个1MΩ是示波器的规范。而电容是我们并不想要但是又不可避免的寄生参数。在DC和较低频时，1MΩ起到主导地位。而当频率超过10MHz以后，电容会成为主要的负载。由于这两个参数的引入，就会使得测量时的信号与原信号有差异，从而使测量结果出现误差。那么差异有多大呢，这也要取决于您的被测电路的输出电阻和负载。就按上图的例子来说。根据戴维宁定理，可变为：

  经计算可知，如果Re的值是10Ω，而信号的频率是200MHz，则示波器的负载效应会造成-0.2dB左右的偏差。而如果您系统的Re是25Ω，那么这个偏差会达到-1dB。所以如果测量高频信号，建议使用10:1无源探头做测量，因为其寄生电容要比示波器低，通常只有9pF左右的寄生电容。而1:1无源探头通常会有60pF的寄生电容，不能用于测量高频信号。如果10:1探头仍然不能够满足您的需求，就要选择寄生电容更小的高频有源探头做测量了。

  以Re是25Ω为例，信号将从直流开始就被衰减，而且衰减超过-3dB。这时信号就已经被判定为失线Ω匹配后就不能继续以一个旁观者的身份对系统来进行测试了。当被测源是一个无载信号源(比如信号发生器)，这个信号本身并没有终端匹配电阻，如果我们采用1MΩ阻抗或者探头做测量，就会在传输线终端产生反射，从而干扰到测量信号，而这时就需要采用50Ω阻抗档位，示波器内部的50Ω电阻能吸收掉传输线的信号，让反射波降到最小，从而对信号做准确测量。测试示意图如下图所示。

  1MΩ阻抗和50Ω阻抗档位的设计出发点是不同的，1MΩ档位的出发点是为了让示波器拥有较小的负载效应，可以“安安静静的”做个旁观者。而50Ω档位则是为了消除传输线上的信号反射，将传输线影响降到最低。选择何种阻抗档位，应该要依据实际测量情况而定：1、当被测信号是一个无负载信号(如信号发生器)，且采用50Ω特性阻抗同轴电缆与示波器相连接时，则需要用50Ω阻抗档位。

  2、当被测信号是一个板载信号，有自己完整的终端接收系统时，则需要用1MΩ阻抗档位直接测量或者使用探头测量。

  3、配合探头测量时，必须要格外注意无源探头都需要用1MΩ阻抗档位，有源探头则应该要依据探头要求做匹配，一般来说高频探头要求50Ω阻抗档位，低频探头要求1MΩ阻抗档位。

  4、使用无源探头时必须要格外注意，1:1探头通常只有6MHz的带宽。想要更高频率，需要选用带衰减的无源探头。