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

在用萬用表測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)或(huo)者(zhe)電(dian)流(liu)的(de)時(shi)候(hou)

，萬(wan)用(yong)表(biao)都(dou)是(shi)作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)負(fu)載(zai)和(he)測(ce)量(liang)對(dui)象(xiang)並(bing)聯(lian)或(huo)者(zhe)串(chuan)聯(lian)在(zai)一(yi)起(qi)。如(ru)果(guo)測(ce)量(liang)對(dui)象(xiang)的(de)負(fu)載(zai)大(da)小(xiao)和(he)萬(wan)用(yong)表(biao)的(de)等(deng)效(xiao)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)相(xiang)比(bi)
，如(ru)果(guo)屬(shu)於(yu)相(xiang)同(tong)數(shu)量(liang)級(ji)大(da)小(xiao)，那(na)麼(me)萬(wan)用(yong)表(biao)負(fu)載(zai)就(jiu)一(yi)定(ding)會(hui)對(dui)測(ce)量(liang)對(dui)象(xiang)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。比(bi)如(ru)測(ce)量(liang)電(dian)壓(ya)，被(bei)測(ce)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)如(ru)果(guo)是(shi)10K，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)。

zaiyonglianxideguandianlaikan，celiangyiqizuoweidengxiaofuzaishijishangyecanyulesuoceliangdedianludegongzuo
，ruguoyaokaolvqiyingxiangdehua，yidanceliangyiqijieruleceshidianlu，zhenggedianludegongzuozhuangtaijiufashenglebianhua

，ruguoceliangyiqiduidianludeyingxiangbijiaoxiao，namezhegeceliangyiqideyingxiangjiushiyigeweirao



，keyihulve，ruguoceliangyiqiduidianludeyingxiangbijiaoda，namezhegeceliangyiqideyingxiangjiushiduizhegedianluxitongdeyigechongji。zhejiushiweishenme，youshihouwomenzuoceshideshihou
，biaobiyidanfangzaiceshiduixiangshang，quekandaoleceshiduixiangzijile，huozhebugongzuole，huozheyoumomingqimiaodezaoshengchuxiandeyuanyin
，zhegeshihou，womenxuyaozuodejiushigenghuanfuzaixiaoyingxiaodeyiqihuozhebiaobitantou。

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），ruguozaizhegepinlvfanweineiceliang，nameceshijieguoyouxiao
，ruguozaizhegepinlvfanweizhiwaiceliang


，ceshijieguojiubuzhunquele。suoyibixuguanzhuceshiyiqidepinlvfanwei。zhegejiushiwanyongbiaodelvboqixiaoying。

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。

lingwai，zaiceshijingtideshihou，yibanchangjiandeshiyongshiboqijinxingshixudeceliang
，haiyoudeshiceshijingtishifouzhendang。zhegeshihou
，yidingyaozhuyishiboqitantoudefuzaixiaoying，yinweitantoushanghuicunzaijishengdianrong
，bijiaoxiao


，yibanshipF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RG的(de)存(cun)在(zai)，這(zhe)個(ge)網(wang)絡(luo)必(bi)然(ran)存(cun)在(zai)損(sun)耗(hao)
，所(suo)以(yi)傳(chuan)輸(shu)線(xian)會(hui)對(dui)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)濾(lv)波(bo)器(qi)效(xiao)應(ying)，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)傳(chuan)輸(shu)線(xian)也(ye)有(you)一(yi)個(ge)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)的(de)問(wen)題(ti)，如(ru)果(guo)我(wo)們(men)用(yong)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)去(qu)測(ce)試(shi)一(yi)根(gen)RF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。