使用示波器測量電流的方法

測量電流是一項簡單的任務——您只需將萬用表連接到您要測量的電路，儀表就會為您提供一個清晰的值以供使用。有時您無法真正“打開”電路以將萬用表與您想要測量的東西串聯。這也很簡單地解決了——你只需要測量電路中已知電阻上的電壓——然后電流就是電壓除以電阻。

當您想要測量不斷變化的信號時，事情會變得有些復雜。這取決于萬用表的刷新率（每秒采樣數），而普通人每秒只能理解顯示器的這么多變化。如果您的萬用表具有 RMS 電壓測量值（RMS 電壓是交流信號的電壓，該電壓將傳輸與該電壓的直流電源產生的相同量的功率），則測量交流電會變得更簡單一些。這嚴格限于周期性信號（方波等是絕對不可能的，除非 RMS 測量是“真實的”，即使那樣，也不能保證測量的準確性）。大多數萬用表也經過低通濾波，可防止交流測量超過幾百赫茲。

如何使用示波器測量電流

示波器填補了人類感知與萬用表穩定值之間的空白——它顯示了一種信號的電壓-時間“圖表”，與萬用表上的一組變化數字相比，它可以更好地可視化變化的信號。

如果設備合適，也可以測量頻率高達幾千兆赫茲的信號。然而，示波器是一種高阻抗電壓測量設備——它不能測量電流。使用示波器測量電流需要將電流轉換為電壓，這可以通過幾種方式完成。

1. 使用分流電阻

這可能是測量電流的最簡單方法，將在此處詳細討論。

這里的電流電壓轉換器是不起眼的電阻器。

基礎知識告訴我們，電阻兩端的電壓與流過它的電流成正比。這可以用歐姆定律來概括：

V = 紅外

其中 V 是電阻器兩端的電壓，I 是通過電阻器的電流，R 是電阻器的電阻，均以各自的單位表示。

這里的技巧是使用一個不影響被測量的整個電路的電阻值，因為分流電阻上的電壓降會導致它所在的電路上的電壓下降。一般的經驗法則是使用一個電阻器，它比被測電路的電阻/阻抗小得多（在良好的起點中小十倍），以防止被測電路中的電流受到分流器的影響。

例如，DC-DC 轉換器中的變壓器和MOSFET可能具有數十毫歐的總 （DC） 電阻，放置一個大的（例如）1Ω 電阻器會導致大部分電壓通過分流器下降（請記住，對于串聯電阻，電阻兩端的電壓降之比是它們的電阻之比），因此功率損耗更大。電阻只是將電流轉換為電壓進行測量，因此電源沒有任何用處。同時，一個小電阻 （1mΩ） 只會在其兩端下降一個很小的（但可測量的）電壓，剩下的電壓可以做有用的工作。

現在，已經選擇了一個電阻值，您可以將探頭接地連接到電路接地，并將探頭尖端連接到分流電阻，如下圖所示。

您可以在這里使用一些巧妙的技巧。

假設您的分流器的電阻為 100mΩ，那么 1A 的電流將導致 100mV 的電壓降，從而為我們提供每安培 100mV 的“靈敏度”。如果你小心的話，這應該不會造成任何問題，但很多時候 100mV 是從字面上理解的——換句話說，與 100mA 混淆了。

這個問題可以通過將輸入設置設置為 100X 來解決——探頭已經衰減了 10X，因此在信號中再增加 10X 會使信號恢復到每安培 1V，即輸入“乘以”10。大多數示波器都帶有能夠選擇輸入衰減的這一特性。但是，可能存在僅支持 1X 和 10X 的范圍。

另一個有用的小功能是能夠設置屏幕上顯示的垂直單位——V 可以更改為 A、W 和 U 等。

當您無法放置分流器低端時，事情會變得復雜。示波器接地直接連接到接地，因此假設您的電源也接地，將探頭接地夾連接到電路中的任何隨機點都會將該點短路到接地。

這可以通過執行一種稱為差分測量的方法來防止。

大多數示波器具有數學功能，可用于對顯示的波形執行數學運算。請注意，這不會以任何方式改變實際信號！

我們將在這里使用的函數是減法函數，它顯示兩個選定波形的差異。

由于電壓只是兩點之間的電位差，因此我們可以將一個探頭連接到每個點，并將接地夾連接到電路接地，如圖所示。

通過顯示兩個信號之間的差異，我們可以確定電流。

上面使用的相同“衰減”技巧也適用于此，只需記住更改兩個通道。

使用分流電阻的缺點：

使用分流電阻器有一些缺點。首先是容差，可能差到 5%。這是必須以一定的困難來解釋的事情。

二是溫度系數。電阻器的電阻隨著溫度的升高而增加，這導致給定電流的電壓降更大。這對于高電流分流電阻器尤其不利。

2. 使用電流探頭

市場上有現成的電流探頭（稱為“電流鉗”；它們夾在電線上而不中斷電路），但由于成本過高，您不會看到很多愛好者使用它們。

這些探頭使用兩種方法之一。

第一種方法是使用繞在半圓形鐵氧體磁芯上的線圈。導線中的電流，探頭被夾在周圍，在鐵氧體中產生磁場。這又在線圈中感應出電壓。電壓與電流的變化率成正比。積分器“積分”波形并產生與電流成比例的輸出。輸出比例通常在每安培 1mV 和 1V 之間。

第二種方法使用夾在兩個鐵氧體半圓之間的霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鳟a生與電流成比例的電壓。

3.一種快速而骯臟的方法

此方法不需要除范圍和探針之外的其他組件。

這種方法很像使用電流探頭。將探頭地線繞在承載待測電流的導線上，然后將接地夾連接到探頭尖端。

產生的電壓再次與電流的變化率成正比，您需要對波形執行一些數學運算（即積分；大多數示波器在“數學”菜單下都有這個），以便將其解釋為電流。

從電氣上講，短路的探頭基本上形成了一個有點像電流互感器的線環，如圖所示。

結論

有幾種方法可以使用示波器測量變化的電流波形。最簡單的一種是使用電流分流器并測量其兩端的電壓。