想询问下BNC负载用途

icespirit

连接图入下图所示，我看到很多人测试电压表都是接了一个BNC50欧负载，但是我发现接或不接并没有什么区别，特想问问这个50欧姆负载有什么用途，希望知道的大神告诉我下，谢谢

MF35_

icespirit 发表于 2023-5-26 07:49
我一直不是很理解阻抗匹配原理，简单的说是不是“电源”和“负载”需要平衡的关系？即负载消耗的功率和电 ...

广义的阻抗匹配涵盖的面比较多，狭义上的阻抗匹配，一般指负载和源的阻抗匹配

那么简单的来说，阻抗匹配的目的，就是为了使负载从源上得到最大的功率

任何源都是有内阻的，功率会同时消耗在内阻和负载上，在内阻固定的前提下，负载上的功率和负载之间的关系不是一个单调关系，是存在极值的，在这个极值的时候，负载获得最大功率，这个极值就是负载匹配

对于直源和电阻负载，当负载的电阻和源内阻相等时，负载获得做大功率
对于交流源和电抗（或阻抗）负载，当负载的阻抗和源阻抗共轭时，负载获得最大功率
对于交流源和电抗（或阻抗）负载之间通过传输线连接时，情况就更复杂了，要分别处理传输线两端的匹配，当然，也可以拆分成独立的端口界面来匹配

如果你对以上概念不明白，说明你缺太多的基础知识，我也没法几句话教会你，你只能看书，而且是很多书

ceceky

输出空载时可能会波形失真

MF35_

信号发生器一般是50欧输出的，其给定的输出指示电压也是以50欧负载为前提的，而电压表一般是高输入阻抗，直接接信号发生器的话，信号发生器的实际输出电压就和指示电压不相等了，所以要接负载，然后测量负载上的电压

一般来说，50欧输出的信号发生器，输出正弦波的话，如果输出端开路，测到的电压幅度是指示电压的两倍

scoopydoo

如果接上载电阻测得的电压没有变化的话，估计是你的信号发生器工作频率范围很低，输出级没有50欧阻抗匹配电路，输出阻抗远小于50欧姆。

icespirit

scoopydoo 发表于 2023-5-25 23:16
如果接上载电阻测得的电压没有变化的话，估计是你的信号发生器工作频率范围很低，输出级没有50欧阻抗匹配电 ...

我一直不是很理解阻抗匹配原理，简单的说是不是“电源”和“负载”需要平衡的关系？即负载消耗的功率和电源发出的功率相平衡，还有如何判断阻抗是匹配了或者阻抗是不匹配的呢？

dirtyacc

我是这么理解的，信号发生器信号不是闭环的，就是他不知道输出端口的实际电压。因为发生器输出有一个等效阻抗，外部接入时也有一个输入阻抗，要使外部输入阻抗分掉的电压符合信号发生器标称值，就要进行阻抗匹配。

比如信号发生器内部阻抗是50欧，然后输出5Vpp时，这个5Vpp实际内部要产生多少电压，外部才是5Vpp？当内外阻抗都是50欧时，BNC口两端电压就是50% 实际电源电压。所以实际产生的电压是10Vpp。
如果接入的是高阻抗仪器，内阻可能是1M还是10M甚至更高，欧姆定律，绝大部分电源电压分到BNC口两端，内部50欧分压很少，这时同样设置，外部测量电压Vpp会变成10V左右。

美人鱼999

度娘：

为什么要选择50欧姆？
我们先了解一下传输线的相关知识，传输线是用来传播信号能量的，它有很多种类，比如，同轴电缆、微带线、带状线等等。常见的射频电缆就是同轴电缆，一般它是由内导体、介质、外导体和护套组成，不过还有一些会有多层屏蔽层和保护层。

下面是常见的同轴电缆的结构示意图：

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同轴线缆
信号的最大功率的传输和最小信号的反射由传输线的阻抗和系统中的阻抗匹配决定，传输线的阻抗我们称为特性阻抗或特征阻抗。特征阻抗可以用下面的公式表示：

ε
其中，

D：外导体内径；
d: 内导体外径；
ε：填充介质的介电常数；
ks：内导体系数，与内导体结构有关。
从公式中我们可以知道，特征阻抗和传输线内外导体的尺寸和填充介质的介电常数有关，通过这三个参数就可以控制特性阻抗。

传输线是用来传输能量的，它对最大的承受功率也有一定的要求，最大的承受功率也是跟内外导体的尺寸有关，也就是跟特性阻抗有关。


其中，

E：电场强度，当其达到一定强度时时就会发生击穿；
D：外导体内径；
d: 内导体外径。
因此，为了能够保证信号功率的最大容量传输和避免信号功率的损耗，需要选择一个合适特性阻抗。

这里又要提到大名鼎鼎的贝尔实验室，贝尔实验室在不同参数的同轴电缆上做了很多实验，发现同轴电缆其特征阻抗在30欧姆时承受的信号功率最大，而在77欧姆时信号的损耗最小。

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损耗和阻抗曲线图
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最大承受功率和阻抗曲线图
为了兼顾最小损耗和最大功率容量，于是就在77欧姆和30欧姆之间，折中选择一个50欧姆的特征阻抗，因此，大家都约定俗成的统一选择50欧姆作为特征阻抗了。

这也就是在一般的射频器件或者设备中，我们会发现的输入或输出口的阻抗也基本上都是50欧姆的原因。因此，射频电路中也都是按照50欧姆的阻抗匹配来进行设计。

另外一点需要注意，这里的阻抗并不是指的其内部导线的电阻是50欧姆。如果用一个万用表在导线的两边测量电阻，你会发现它的读数是0。实际上，它是指的是整个传输线系统的阻抗来说的，我们可以将传输线看做n个电阻、电容、电感组成的电路，我们可以用下面的等效电路表示：

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同轴线等效电路
为什么需要阻抗匹配？
回到这个问题之前，我们先看一下什么是阻抗？

电路中的电阻、电感和电容都会对电流起阻碍作用，我们把对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。

阻抗有两部分组成分别是电阻和电抗，电抗又可以分成感抗和容抗。阻抗还可以用一个复数表示，电阻作为复数的实部，电抗作为复数的虚部。

ω
π
其中：

Z是阻抗
X是电抗
R是电阻
wL是感抗
1/wC是容抗
f是信号的频率
ω 是角频率
从阻抗的公式上，我们可以看出对于理想的纯电阻来说，其电阻是跟信号的频率无关的。但是实际上，任何电路都有电阻、电感和电容，对于感抗和容抗的大小来说是跟频率有关的。因此，对于高频信号来说，电路或系统中的感抗和容抗是不可忽视的。

射频属于高频信号，它不同于低频信号，往往除了要考虑电阻以外，还必须考虑电路中的感抗和容抗。对于低频电路而言，电路中传输的是电流、电压等波形，而射频电路需要将功率从发射端传输到接收端。在功率从一个电路传输到另一个电路过程中就需要尽量保证信号的功率和质量。如何才能保证这些，其中最重要的就是做好电路的阻抗匹配，也就是说要正确的匹配输入电路和输出电路的阻抗。

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我们可以拿水管和水龙头的关系来理解，水管就像是输出电路，水龙头可以当作输入电路，水就是传输的信号。在安装时，我们势必要保证水管和水龙头的接口互相匹配，这样水才能自然的从水管流到水龙头不会有漏水的现象，倘若有一方的接口偏大或偏小都会有漏水的情况出现。

同样的，对于射频电路也是如此，不过，射频电路的接口部分需要的是阻抗匹配。如果射频电路接口部分没有正确匹配，信号就会在接口处来回反射，传输到另外一个电路的信号功率就会减小。由于高频信号的波长较短，反射信号也会和原始信号进行叠加，这也会导致信号的失真，信号质量变差。另外，外界也会有干扰信号进入电路。这样如果没有正确的阻抗匹配，就无法正确的传输射频信号了。

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阻抗匹配
有放大器调试经验的同学应该有遇到这种情况，在有放大器电路的中，如果放大器端口的匹配没有做好就会有自激的现象出现。这也是为什么我们经常会在有射频放大器两端加上衰减器的原因，除了衰减大信号之外，还能防止由于放大器端口的阻抗不匹配造成自激。

毛毛脚

美人鱼999 发表于 2023-5-26 15:25
度娘：

为什么要选择50欧姆？

是的，这些专业的要懂