信号发生器输出阻抗与示波器输入阻抗不匹配时，会导致信号反射、幅度失真、频响特性劣化等问题，严重时甚至损坏设备。以下是具体影响及解决方案的详细分析：

一、阻抗不匹配的核心问题

当信号发生器输出阻抗（Zs）与示波器输入阻抗（Zi）不相等时，根据传输线理论，信号在连接处会发生反射。反射系数（Γ）计算公式为：

反射会导致信号能量在传输路径中来回振荡，引发以下问题：

二、具体影响

1. 信号幅度失真
   • 反射叠加：反射信号与原始信号叠加，可能造成幅度波动或过冲（如方波边缘出现振铃）。
   • 分压效应：若Zs与Zi形成分压电路，实际测量电压会低于信号发生器设定值。例如：
     • Zs=50Ω，Zi=1MΩ（高阻输入）：反射极小，电压接近设定值。
     • Zs=50Ω，Zi=50Ω（匹配）：无反射，电压为设定值的50%（因分压）。
     • Zs=50Ω，Zi=1kΩ（不匹配）：反射导致电压波动，幅度误差可能达10%以上。
2. 信号形状畸变
   • 高频信号恶化：反射在高频下更显著，可能导致方波变三角波、正弦波失真（如谐波衰减不一致）。
   • 脉冲信号展宽：反射引起多次振荡，使脉冲宽度增加，影响时序分析。
3. 频响特性劣化
   • 驻波效应：在射频频段，阻抗不匹配会形成驻波，导致某些频率信号被增强或衰减，频谱分析结果失真。
   • 带宽限制：反射可能限制系统有效带宽，使高频成分衰减更快。
4. 潜在设备损坏风险
   • 过压/过流：严重不匹配（如Zi过低）可能导致信号发生器输出电流过大，或示波器输入端电压过高，损坏前端放大器。
   • 热损耗：反射能量在传输线中转化为热能，长期可能影响设备寿命。

三、典型场景示例

1. 低频信号（<1MHz）
   • 若使用Zs=50Ω信号发生器连接Zi=1MΩ示波器：
     • 反射可忽略，但若信号源内阻为50Ω，实际输出电压为设定值的50%（因分压）。
     • 解决方案：信号发生器设置为“高阻输出”模式（若支持），或使用匹配电阻（如串联50Ω电阻）。
2. 高频信号（>10MHz）
   • 若使用Zs=50Ω信号发生器连接Zi=1MΩ示波器：
     • 反射严重，信号畸变明显。
     • 解决方案：必须使用50Ω同轴电缆，并在示波器前端加装50Ω终端电阻（或切换示波器输入阻抗为50Ω）。
3. 脉冲信号测试
   • 若阻抗不匹配，脉冲上升沿可能出现振铃（如Zs=50Ω，Zi=1kΩ）：
     • 解决方案：确保Zs=Zi=50Ω，或使用带阻抗匹配网络的探头。

四、解决方案与最佳实践

1. 阻抗匹配原则
   • 低频信号：优先保证电压测量准确，可接受Zi≫Zs（如Zi=1MΩ），但需注意信号源内阻分压。
   • 高频信号：必须严格匹配Zs=Zi=50Ω，使用同轴电缆和匹配终端。
2. 设备设置调整
   • 信号发生器：选择输出阻抗（如50Ω或高阻），并确认是否支持自动匹配。
   • 示波器：切换输入阻抗为50Ω（高频测试时），或使用1MΩ配合探头衰减（如10:1探头）。
3. 使用匹配网络
   • 在信号源与示波器间插入阻抗匹配器（如LC网络、电阻分压器），但可能引入额外损耗或频响变化。
4. 探头选择
   • 高频测试使用专用50Ω探头，低频测试使用10:1无源探头（内部已包含阻抗匹配）。

五、总结

阻抗不匹配的影响程度取决于信号频率、阻抗差异及测试精度要求。低频信号可适当放宽匹配要求，但高频信号必须严格匹配。实际测试中，应结合信号特性、设备规格和测试目的，选择合适的阻抗匹配方案，以确保信号完整性和测量准确性。