前言

在信號源輸出方波時(shí)，我們經(jīng)常會遇到輸出方波信號“不標(biāo)準(zhǔn)”的問題，這個(gè)問題很多時(shí)候可以通過更換更好的信號源來解決。

但奇怪的是，在某些場合下，更新更好的信號源輸出的方波卻還不如之前的方波，新的方波出現(xiàn)了嚴(yán)重的過沖和振鈴，遠(yuǎn)達(dá)不到我們的預(yù)期，這到底是為什么呢？

01 問題重現(xiàn)

為了還原這個(gè)問題，我們使用一個(gè)最高輸出頻率為1GHz的信號源A與一個(gè)最高輸出頻率為25MHz的信號源B進(jìn)行對比。

設(shè)置兩臺信號源輸出10MHz 1Vpp的方波信號，接入到一臺帶寬為200MHz的入門級示波器中，并對信號進(jìn)行觀測。按照我們的設(shè)想，A信號源的方波應(yīng)該能有比較完美的表現(xiàn)，而B信號源則可能會有一定程度的失真。

但結(jié)果出乎我們的預(yù)料，性能更強(qiáng)勁的信號源A所發(fā)出的方波產(chǎn)生了嚴(yán)重的過沖和振鈴，僅看示波器顯示的波形而言，甚至不能說對B產(chǎn)生的方波有明顯優(yōu)勢。

A信號源 

B信號源

02 問題分析

面對這樣的問題，我們首先可以考慮是否為示波器帶寬不足產(chǎn)生了截?cái)嘁约白杩共黄ヅ涞膯栴}。

信號源與傳輸線的阻抗需要一致并與負(fù)載阻抗保持一致，而用來測量信號的示波器由于只是入門級示波器，并沒有50Ω阻抗端，只能使用1MΩ端進(jìn)行測試，而這會在傳輸線終端產(chǎn)生反射，從而干擾到測試信號。

我們可以為示波器增加50Ω的阻抗匹配器，以降低反射波強(qiáng)度，達(dá)到準(zhǔn)確測量。

此外，示波器測試系統(tǒng)對信號的影響也會導(dǎo)致這類問題。所以除了示波器本身的阻抗檔位，也應(yīng)該關(guān)注測試中使用到的線纜。如果測試時(shí)是使用的夾子線纜，夾子本身并沒有屏蔽層，就會在高頻時(shí)造成較大影響，在這種情況下，測出來的結(jié)果也與使用同軸線纜進(jìn)行測試時(shí)有著很大的差異。

A信號源結(jié)果

B信號源結(jié)果

使用非高頻線纜測試

A信號源結(jié)果

B信號源結(jié)果

使用高頻線纜測試

如上圖所示，線纜對測試結(jié)果影響顯著，所以可以得出結(jié)論，之前過沖的出現(xiàn)確實(shí)與阻抗不匹配相關(guān)。

在這里，我們可以額外再思考一個(gè)點(diǎn)：此次測量問題，可不可能與沒有輸出合適數(shù)目的頻率成分來描述信號有關(guān)呢？畢竟，信號源無法輸出到無窮的諧波頻率成分，一個(gè)方波信號包含諧波成分卻是，所以信號源輸出信號總會出現(xiàn)頻率截?cái)?。而越高端的儀器，輸出的方波高頻分量就越多。

為了驗(yàn)證這個(gè)猜想，我們分別查閱了A信號源和B信號源的數(shù)據(jù)手冊，

A信號源數(shù)據(jù)手冊