被測(cè)電路的輸入或輸出阻抗與測(cè)量儀器的輸入或輸出阻抗間的關(guān)系,如果沒有合理的匹配將造成測(cè)量誤差,下面作簡單敘述。
一、測(cè)量儀器和被測(cè)電路并聯(lián)
以用示波器或數(shù)字電壓表測(cè)量電路的內(nèi)部電壓為例,在圖1中,被測(cè)電路的輸出阻抗為zs,內(nèi)部電壓為u 。用輸入阻抗為zm的示波器,或者數(shù)字電壓表測(cè)量時(shí),測(cè)量點(diǎn)a、b間的電壓u′為
當(dāng)zm>>zs時(shí),v′≈v,此時(shí)誤差非常小。如果zm=zs,v′=v/2,指示值為實(shí)際電壓的1/2。因此,在這種情況下,必須使測(cè)量儀器的輸入阻抗比被測(cè)電路的輸出阻抗大很多。
圖1 用高輸入阻抗一起測(cè)量電壓
圖2 用低輸入阻抗一起測(cè)量電流
另外,一般zm和zs是頻率的函數(shù)(通常多是頻率越高,阻抗越低),尤其在高頻測(cè)量時(shí)必須注意這一點(diǎn)。測(cè)量儀器和被測(cè)電路串聯(lián)
測(cè)量電流時(shí),如圖2,若未接zm前的真值電流為i,串接zm后電流為i ′,則
若zm>> zs,則i ′≈i ,測(cè)量值近于真值。如果zm=zs,則i ′=i /2,測(cè)量指示值為真值的1/2倍。因此,在這種情況下,測(cè)量儀器的輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)小于被測(cè)電路的輸出阻抗。由此也可見,如果忽略了測(cè)量儀器的阻抗,會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大影響,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)給予足夠的重視。
二、阻抗匹配
用信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行測(cè)量時(shí),如圖3,當(dāng)被測(cè)電路輸入阻抗zm和信號(hào)發(fā)生器的輸出阻抗zs相等時(shí),稱為阻抗匹配,匹配的目的在于使負(fù)載zm上得到最大功率,特別在高頻電路中,此種匹配還為了在負(fù)載端不產(chǎn)生反射。
在高頻、脈沖傳輸系統(tǒng)中,傳輸線多數(shù)采用50ω,它比用600ω系統(tǒng)時(shí),電抗成分影響小,因此,前沿陡的脈沖及高頻的測(cè)量比較正確。
圖3 阻抗匹配