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测量仪器的输入阻抗对测量的影响

面包板社区  · 公众号  ·  · 2024-05-08 20:00

正文

以下是我在测量信号幅值的时候遇到的问题,以及问题产生的原因和相关分析。事情的起因是我拿万用表测量单板信号电压时发现了误差,示意图如下所示:

这个RC低通滤波器的目的是为了滤除5khz的PWM信号中的高次谐波,只保留其直流分量(单片机没有DAC外设需要用PWM调占空比模拟DAC)。假如3.3v的单片机,PWM的占空比为50%,理论来说通过该低通滤波器后大概留下的直流分量为1.65V。仿真结果如下所示,绿色为PWM信号,红色为过了二阶RC后的直流分量。

通过仿真可以验证该电路是可以正常实现模拟DAC的,然而用万用表测量后发现滤出的信号幅值总是比1.65V小?大概只有1.61V不到。调整PWM的占空比也是用万用表测出的结果总是比理论值小。难道真的是滤波器有问题?

当我百思不得其解的时候,老师傅帮我解答了疑惑,
原来是被测信号的输出阻抗(20k+200k)和万用表电压档的输入阻抗(10MΩ)分压导致的。如果用示波器测量的话测得电压更小,示波器探头输入阻抗一般为1MΩ。 原来是人为测量导致的误差哈哈,是个乌龙。



后来更换为高输入阻抗的台式万用表Agilent 34410A(34410A电压档默认 输入阻抗10MΩ,可调整为10GΩ ),然后再测过了二阶RC滤波器的模拟DAC信号的测出结果便是和理论保持一致的1.65V啦。


所以,测试仪器的选择会影响测试结果,有时甚至还会闹乌龙。如果被测信号的输出阻抗较大的话,必要时选择高输入阻抗的测量设备, 避免信号源的输出阻抗分压过多造成大的测量误差。(其实






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