常用电子仪器使用的注意事项

电子元件注意事项-警惕-小常识篇：详细介绍了仪器的阻抗、避免仪器损坏措施、仪器外壳接地以及 探头与馈线等注意事项。

要正确地使用仪器，必须要了解仪器中的一般规则和常识，如果不遵守这些规则，并不是一定会导致错误，而是只在某些场合或某些情况下才会得到明显的错误结果。这也往往使得人误认为这些测量中的规则或常识似乎不是那么严格或那么有用，尤其是对于实践经验不足的同学更是如此。下面就一般的仪器使用中的应该了解的一些常识和注意事项进行解释和说明。

1. 关于仪器的阻抗

作为信号源一类的仪器，其输出阻抗都是很低的，通信系列的仪器（例如高频信号发生器等）典型值是50Ω，电视系列的仪器典型值是75Ω（例如扫频仪的扫频输出端或电视信号发生器的射频输出端）。虽然有的低频信号发生器也有几百欧姆输出阻抗的输出端子，但是作为电压输出的端子，其输出阻抗一般不会超过1KΩ（低频信号发生器的功率输出端子除外）。之所以信号源的输出阻抗一般都做得很低，是因为信号源是产生信号的。在测量过程中，它是要将自己的信号耦合到被测电路上的，如果信号源的阻抗做得很低，就很容易将信号源产生的信号耦合到输入阻抗较高的被测电路上。另外，对于高频测量，由于通信设备和电视设备一般射频输入端的阻抗是50Ω和75Ω，故而将仪器的输出阻抗设定在50Ω和75Ω，在测量过程中，就可以满足所要求的阻抗匹配。

一般，在低频测量中，并不非要阻抗匹配不可。大多数情况是被测电路的输入阻抗比信号源的输出阻抗大得多，对信号源而言，往往可等效为开路输出（即空载）。而在高频情况下，一般是非要阻抗匹配不可，否则由于反射波的影响，会造成耦合到被测电路上的信号幅度与馈线的长短有关，从而会造成耦合到被测电路输入端的信号幅度与信号源上的指示值不同，这就会造成测量结果的不正确。当测量频率上升到几十兆乃至上百兆时，这种影响就会变得显著。

例如：对于扫频仪，当进行“零分贝校正”时，如果阻抗不匹配，则在频率较低的频段，屏幕上的扫描线是直的（不是指基线），但是在较高频率的频段，扫描线就会变得起伏不平。这尤其对于宽频带测量，就会带来较大的误差。

另外，信号源耦合到被测电路上的信号幅度在匹配和非匹配状态下是不同的，仪器面板上所指示的输出幅度一般要么是空载输出的幅度，要么是匹配输出的幅度，这可通过仪器使用说明或通过实测来确定。如果被测电路的输入阻抗不是比信号源输出阻抗大得多，也不与信号源的输出阻抗相匹配，则不可以通过信号源的面板指示来确定耦合到被测电路上的信号幅度，而要通过实测确定。

作为电压表（例如晶体管毫伏表）或示波器一类的从被测电路上取得信号来测量的仪器，一般的输入阻抗都较高，典型值为1MΩ，有的（例如示波器）还标有输入电容（例如25pF）。之所以它们阻抗要做得较高，是因为这样可以使得它们对被测电路的影响较小。但是，当被测电路的输出阻抗大到与它们的输入阻抗相比拟时，则仪器的输入阻抗对被测电路的影响就变得显著了，这时测量结果往往不准确了（每当遇到这种情况时，这一点往往容易被初学者所忽略）。

对于仪器的输入电容来说，在低频情况下对测量没有什么大的影响。但是在高频情况下，有时就得小心。例如用示波器直接测量一个没有经过缓冲的振荡器，由于示波器输入端的电容直接并联在被测振荡器上，就会对振荡器的工作有影响，所得到的测量结果也就不准确。

2. 避免仪器的损坏

在仪器的使用中，不正确的操作可能造成对仪器的损坏，而且，这种情况的发生有时似乎是莫名其妙的。 对于信号源一类的仪器，不能随便将其输出端短路。尽管对于信号源的电压输出端子来说，将其输出端短路一般并不会损坏仪器，但是也应该养成不随便将输出端短路的习惯。

对于实验室里使用的直流稳压电源，一般都具有保护电路，短时间的短路通常并不会损坏仪器。但是，即使没有损坏，由于短路时，稳压电源内部处于一种高功耗状态，时间长了也可能受不了，尤其是散热不良时更是如此。而对于功率输出的信号源或信号源的功率输出端子，更不能将其输出端短路，否则就意味着仪器的损坏。在使用中，不仅不能将其输出端短路，而且，也不应该过载使用（即被测电路的阻抗过低）。

对于毫伏表或示波器一类的仪器，要注意耦合到其输入端上的电压不可超过其允许值。这类仪器一般并不会因此而损坏，因为它们的输入端的允许值往往较大，很少有耦合到其输入端的电压达到超过其输入端允许的情况。但是对于频率计就不同了，很多频率计能够工作在1000MHz的频率上，而为了达到这么宽的频率范围，其前级电路放大器中所使用的管子必须是高频小功率管，它的耐压值不大，而由于某种原因要工作在如此高的频率上，故不容易在其输入端设置保护电路（这会导致其工作频率下降），因此只要在其输入端馈入稍大的电压（例如十来伏甚至更低），就极易导致前级电路中管子的损坏，从而造成仪器的损坏。

3. 仪器外壳的接地

有许多仪器是金属外壳，由于金属外壳本身就是一个导体，而且由于它往往较大，所以它本身就是一个形状特殊的天线，容易接收空间的电磁干扰。通过它所接收的电磁干扰会通过各种渠道耦合到仪器的电路上，从而造成仪器的输出不纯（即造成与有用信号混在一起的杂波输出）。为了避免这种干扰，有金属外壳的仪器，一般都不得将外壳与仪器内部的地线联接起来，而仪器内部电路的地线又通过与被测电路联接的馈线，与被测电路的地线相连，使得干扰被短路到地。但是，有的仪器其外壳并不与其内部电路的地线相连，例如直流稳压电源，因为当将其输出电压作为正电源输出时，那么其负端应该与被测电路的地线相连；而当将其输出电压作为负电源输出时，那么其正端应该与被测电路的地线相连，这时，它的外壳就既不宜与输出端的正极相连，也不与负极相连，所以它往往在仪器面板上设置一个地线端子，而这个地线端子既不与输出端的正极相连，也不与负极相连，它只仅仅与外壳相连。在使用时，它应该与被测电路的地线相连。

在对整机进行测量时，往往需要同时用到许多仪器，工程上往往采用将所有的仪器的外壳都用导线联接起来的方法来防止金属仪器的外壳所引入的干扰。仪器的外壳都联接起来以后，通过仪器与被测电路相连的馈线，就将仪器外壳与被测电路的地线联接起来了，从而达到屏蔽的效果。

但是，如果不将仪器的外壳与被测电路的地线相连，也不一定会对测量结果有显著的影响。这要看是大信号测量还是小信号测量。因为仪器外壳作为天线所接收到的空间电磁辐射的干扰幅度毕竟很小，当被测电路输入端的信号幅度较大时（例如几十或几百毫伏或更大），由仪器外壳所引入的干扰就小得可以忽略不计，这时对测量结果就没有什么影响。但是，当被测电路输入端的信号幅度很小时，则干扰的影响就变得显著了，此时测量结果就会不准确。

4. 探头与馈线

每个仪器都有自己的探头或馈线。有的仪器的探头里含有某种电路（例如衰减器、检波器等），这种仪器探头一般不能与别的仪器的探头互换。在低频测量中，探头或馈线的使用不是那么严格，但在高频测量中，探头或馈线的使用就要严格得多。 首先是匹配问题。例如扫频仪的扫频输出端的馈线有两种：一种是没有匹配电阻的，另一种则是有匹配电阻的。使用时要根据被测电路输入阻抗来确定用什么馈线。对任何仪器，在高频测量中都不能用任意的两根导线来代替匹配电缆的使用。另外，有的馈线或探头针较短，这是因为高频测量中不能使得探头的探针过长，否则会影响测量结果，故不可随意使得探头加长。但在低频测量中（例如1MHz以内），探头加长一些对测量结果的影响不大。

在稳压电源的使用中，其馈线就是一般的导线。但是，如果用稳压电源给高频电路供电，由于较长的导线在高频上呈现出较大的感抗，这就会导致电源内阻增加（稳压电源的高频内阻本来就比低频内阻大得多，其内阻指标是指低频内阻），为了降低馈线对电源的实际内阻的影响，往往需要在被测电路的电源端并联上去耦的小容量电容。这对于要求稍高的电路（例如较高频率稳定度的振荡器）是必需的。

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