输入阻抗匹配是确保信号完整性和测量精度的关键。模拟示波器通常提供 1 MΩ ± x%（高阻）和 50 Ω 两种输入阻抗模式，需根据被测信号特性选择匹配模式。以下是确保匹配的详细步骤与注意事项：

一、理解输入阻抗匹配的核心原理

1. 两种模式的特性对比

2. 匹配的重要性

• 信号完整性：阻抗不匹配会导致信号反射、振铃或幅度衰减。

• 测量精度：负载效应会改变信号源的实际输出，导致测量值偏差。

二、匹配方法与操作步骤

1. 根据信号源特性选择模式

• 1 MΩ 模式：

  • 适用信号源输出阻抗 ≥ 1 kΩ（如逻辑分析仪、低频传感器）。

  • 避免使用在 50 Ω 特征阻抗的传输线 上，否则会导致反射。

• 50 Ω 模式：

  • 适用信号源输出阻抗 = 50 Ω（如射频信号发生器、高速数字信号）。

  • 必须配合 50 Ω 传输线 和 50 Ω 终端负载 使用。

2. 硬件连接检查

• 1 MΩ 模式：

  • 直接连接信号源，无需额外终端。

• 50 Ω 模式：

  • 确保示波器输入端、传输线和信号源均匹配 50 Ω。

  • 示例：

    • 信号源 → 50 Ω 传输线 → 50 Ω 示波器输入。

3. 示波器设置验证

• 菜单检查：

  • 在示波器设置中确认输入阻抗模式与预期一致。

• 自动校准：

  • 使用示波器自带的校准功能（如 Auto Scale）验证波形是否失真。

三、验证匹配效果的实用技巧

1. 波形对比法

• 步骤：

  1. 在 1 MΩ 和 50 Ω 模式下分别测量同一信号。

  2. 比较上升时间、幅度和波形完整性。

• 判断标准：

  • 50 Ω 模式：波形更干净，无振铃或过冲。

  • 1 MΩ 模式：若信号源为 50 Ω，波形可能失真。

2. 负载效应测试

• 方法：

  • 在 50 Ω 模式下连接信号源，测量输出幅度。

  • 切换至 1 MΩ 模式，观察幅度是否变化。

• 结果分析：

  • 若幅度变化 > 5%，说明信号源与 1 MΩ 不匹配。

3. 使用网络分析仪验证

• 步骤：

  1. 将示波器输入端连接至网络分析仪的输出端。

  2. 测量输入阻抗的频率响应。

• 标准：

  • 1 MΩ 模式：阻抗应接近 1 MΩ，且平坦。

  • 50 Ω 模式：阻抗应接近 50 Ω，且无谐振点。

四、常见问题与解决方案

五、实践建议与注意事项

1. 默认选择 1 MΩ 模式：

   • 除非明确信号源为 50 Ω，否则优先使用 1 MΩ 模式。

2. 避免混用模式：

   • 同一信号源不要同时连接 1 MΩ 和 50 Ω 示波器输入。

3. 定期校准：

   • 示波器输入阻抗可能随时间漂移，建议每年校准一次。

4. 参考手册：

   • 查阅示波器与信号源的技术手册，确认阻抗匹配要求。

六、示例：测量 50 MHz 射频信号

七、总结与推荐

1. 核心原则：

   • 信号源阻抗 = 示波器输入阻抗 = 传输线阻抗。

2. 推荐实践：

   • 高频信号（> 50 MHz）优先使用 50 Ω 模式。

   • 低频信号（< 10 MHz）优先使用 1 MΩ 模式。

3. 工具选择：

   • 高端示波器（如 Keysight DSOX6004A）提供自动阻抗匹配功能，简化操作。

通过系统性匹配输入阻抗，可确保信号完整性和测量精度，避免因阻抗不匹配导致的波形失真或幅度误差。