为什么100v幅值的情况下示波器把方波显示为正弦波

100V 幅值的方波被示波器显示为正弦波，核心原因是示波器或探头的带宽不足，无法还原方波的高频谐波成分，导致信号失真。

具体原理

方波并非单一频率的信号，而是由基波+ 无数奇次谐波叠加而成（傅里叶级数分解）。以 1kHz 方波为例：

基波频率为 1kHz，振幅占主导；

还包含 3kHz、5kHz、7kHz…… 等谐波，谐波频率越高，振幅越小，但这些高频成分是方波 “棱角” 的关键。

示波器和探头都有带宽参数，带宽决定了设备能不失真传输的最高频率。当带宽低于方波的高次谐波频率时：

高频谐波会被大幅衰减甚至滤除；

仅剩的基波和低频谐波叠加后，波形会失去陡峭的上升沿 / 下降沿，逐渐趋近于正弦波。

其他关键影响因素

1.探头的额定电压与衰减比

普通无源探头的衰减比（如 10:1）对应额定输入电压，若 100V 幅值超出探头的耐压范围，会导致探头内部元件非线性失真，也可能让方波变成类正弦波。

例：10:1 无源探头额定电压多为 300V~600V（峰值），100V 幅值理论在范围内，但劣质探头可能因绝缘或阻抗不匹配失真。

2.示波器输入阻抗与耦合方式

若示波器输入阻抗设置过低（如 50Ω 而非 1MΩ），与探头阻抗不匹配，会引发信号反射和衰减，破坏方波形态；

交流耦合模式下，耦合电容对低频信号有衰减，但对 100V 方波的影响通常小于带宽不足的影响。

3.信号源本身的问题

信号发生器输出的方波，若其自身带宽不足或带负载能力差，接示波器后可能因负载牵引导致波形畸变，表现为正弦波化。

验证与解决方法

1.检查带宽参数：确认示波器带宽 ≥ 方波频率的5~10 倍（行业经验值），探头带宽需与示波器匹配；

2.核对探头衰减比：将探头衰减比（如 10:1）同步设置到示波器中，避免因幅值计算错误误判波形；

3.测试低幅值方波：降低信号源幅值至 10V 左右，若波形恢复为方波，说明高幅值下探头或示波器存在非线性失真。

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