为什么示波器输入阻抗这么低？

我的问题有两个：

输入阻抗来自哪里？

我想知道您的平均万用表或示波器的输入阻抗来自何处？它只是设备输入级（例如放大器或ADC输入级）的输入阻抗，还是实际电阻器的阻抗？如果这是实际电阻的阻抗，那么为什么根本没有电阻？为什么不只是输入电路？

我用数字万用表测量了示波器的输入阻抗。当范围被关断时，DMM测量的约$1.2\mathrm{M\Omega}$。然而，当范围被打开时，DMM测量几乎正好$1\mathrm{M\Omega}$（我甚至可以看到由示波器屏幕上的DMM应用的1V测试输入！）。这向我表明，示波器的输入阻抗中包含有源电路。如果是这样，那么如何精确地控制输入阻抗？根据我的理解，有源电路的输入阻抗将在某种程度上取决于确切的晶体管特性。

为什么输入阻抗不能高得多？

为什么示波器标准的输入阻抗$1\mathrm{M\Omega}$？为什么不能高于那个？FET输入级可以达到兆兆欧姆级的输入阻抗！为什么输入阻抗这么低？

我想，一个精确的标准的一个好处$1\mathrm{M\Omega}$是它允许10X探针等，这将仅工作，如果范围有一个精确的输入阻抗，这不是不合理的大（一个这样的FET输入级的）。但是，即使示波器具有非常高的输入阻抗（例如，兆欧），在我看来，仅在探头内部安装一个10：1分压器，示波器仍然可以拥有10X探头，示波器的跨度为$1\mathrm{M\Omega}$电阻探头内。如果它的输入阻抗约为兆兆欧，这似乎是可行的。

我是否误解了示波器的输入电路？它比我想像的还要复杂吗？您对此有何想法？

我想到这一点的原因是，我最近一直在尝试测量发射极耦合差分对的共模输入阻抗，该阻抗比示波器输入阻抗大得多，所以让我想知道为什么输入阻抗可以不会更大。

我会说几个因素的结合。

1. 示波器的输入级很难折衷。它们需要具有广泛的增益/衰减，它们需要容忍用户错误，并且它们需要通过高带宽。增加非常高的直流电阻的要求只会使事情变得更加复杂。特别是，如果需要很高的直流电阻，则需要处理示波器较高输入电平范围的衰减器将变得更加复杂/敏感。
2. 这是事实上的标准，更改为其他标准会导致与现有探头等不兼容。
3. 反正不会有太大的好处。

为了进一步说明点3，在中等频率（从几千赫兹向上）下，示波器输入的1兆欧DC电阻并不是总输入阻抗的主要因素。主导因素是电容，其中电缆可能贡献最大。

（实际上，在UHF /微波频率下，通常将示波器的输入阻抗降低到50欧姆，因此电缆中的电感可以平衡电容，电缆成为正确匹配的传输线）

这就是说，如果需要高输入阻抗，那么在探测点比在示波器上处理要好得多。通用的成本/灵活性/输入阻抗的典型折衷方案是x10无源探头。

如果您确实需要很高的直流电阻，那么解决方案是在示波器的前面增加一个基于FET的放大器，最好尽可能靠近测量点。

由于历史和事实上的标准化，很多事情都是这样。

通用示波器输入是在不给电路加电，不被高压损坏，具有相当低的噪声以及能够保持适当带宽之间的艰难折衷。

与15pF至30pF并联的1Mohm电阻满足了很多应用的人们的需求。制造商几乎没有动力制造具有不同输入的通用示波器，以解决市场中很小的一部分。

如果确实需要更好的噪声，差分输入或更高的输入阻抗，则可以使用定制的前置放大器。当需要更宽的带宽时，可以切换到50欧姆的输入阻抗。

有些高价位的专用示波器确实可以满足特殊应用的需求。

实际上，对于宽带输入来说，它高得离谱。

没有实际的连接器或电缆实际上具有1兆欧的阻抗（从传输线角度来看。电阻，但对于同轴电缆，镀金板和波导管道，RF dudes。），其输入完全不匹配-甚至更糟，在1兆欧（传输线阻抗）输入两端连接一个15-45pf电容器将使其失配。

1兆欧的原因是为了支持标准的10：1探头，您确实不需要过载那种以高阻抗和高DC偏移传输音频信号的电路（请考虑使用音频真空管电路，探头设计来自就那个时代）。

但是，一旦您要处理射频或快速数字电路，示波器输入的并联电容（又不能由于探头，电缆，连接器而变得太小）将占主导地位……并带来实际的输入电阻当您达到1兆赫兹时，该输入的信号将降至5至10千欧，一旦达到10兆赫兹，则将降至500至1000欧姆。达到VHF（提示：即使您不以VHF作为时钟，ACMOS或F-TTL电路也是VHF的东西），并且您最好使用匹配的50欧姆输入，因为您可以连接（在合理的情况下）长50欧姆电缆，电路端仍然有50欧姆的输入，而不是更大的电容负担。

使用传统的探头和输入，您将很容易使RF电路过载。经过射频优化的示波器往往具有可以切换到50欧姆输入阻抗的输入（任何示波器输入都可以使用并行/直通端接器）-有趣的是，更好的选择是，因为现在您可以使用探头（例如Z0探头或有源探头）实际上可以制成FET探针，以在探针点提供更高的有效输入阻抗。或者仅使用任何旧的RG58电缆提供可靠的50欧姆连接到电路。