測量電流是一項(xiàng)簡單的任務(wù)——你所需要做的就是把萬用表連接到你想要測量的電路上，儀表就會給你一個干凈的值。有時你不能真正“打開”電路，把萬用表與你想測量的東西串聯(lián)起來。這個問題的解決也很簡單——你只需要測量電路中一個已知電阻的電壓——那么電流就是電壓除以電阻(根據(jù)歐姆定律)。

當(dāng)你想測量變化的信號時，事情就變得有點(diǎn)復(fù)雜了。這取決于萬用表的刷新率(每秒采樣數(shù))，一般人每秒只能理解顯示的這么多變化。如果你的萬用表有一個有效值電壓測量(有效值電壓是交流信號的電壓，它可以傳輸與直流電源相同的功率)，那么測量交流就會變得簡單一些。這嚴(yán)格限于周期信號(方波等嚴(yán)格排除問題，除非RMS測量是“真實(shí)的”，即使這樣，也不能保證測量的準(zhǔn)確性)。大多數(shù)萬用表也是低通濾波，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(bǔ)了人類感知和萬用表穩(wěn)定值之間的空白——它顯示一種信號的電壓-時間“圖”，與萬用表上一組變化的數(shù)字相比，它可以更好地可視化變化的信號。

如果有合適的設(shè)備，測量頻率高達(dá)幾千赫茲的信號也是可能的。然而，示波器是一種高阻抗電壓測量裝置——它不能測量電流。使用示波器測量電流需要將電流轉(zhuǎn)換為電壓，這可以通過幾種方式完成。

1. 使用分流電阻

這可能是測量電流最簡單的方法，這里將詳細(xì)討論。

這里的電流-電壓轉(zhuǎn)換器是簡陋的電阻器。

基本知識告訴我們，電阻器上的電壓與流過它的電流成正比。這可以用歐姆定律來概括：

其中V是電阻器上的電壓，I是通過電阻器的電流，R是電阻器的電阻，它們都有各自的單位。

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?yàn)榉至麟娮杵魃系碾妷航祵?dǎo)致它所在電路上的電壓降更小。一般的經(jīng)驗(yàn)法則是，使用一個比被測量電路的電阻/阻抗小得多的電阻(在一個良好的起點(diǎn)是10倍)，以防止被測量電路中的電流受到分流器的影響。

例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器中的變壓器和MOSFET可能具有數(shù)十毫歐姆的總(DC)電阻，放置一個大的(例如)1Ω電阻將導(dǎo)致大部分電壓在分流器上下降(請記住，對于串聯(lián)電阻，電阻上下降的電壓比是其電阻的比)，因此功率損失更大。電阻器只是將電流轉(zhuǎn)換成電壓以供測量，所以電源沒有做有用的功。與此同時，一個小的電阻(1mΩ)將只下降一個小的(但可測量的)電壓通過它，留下電壓的其余部分做有用的工作。

現(xiàn)在，選擇了一個電阻值，您可以將探頭地連接到電路地，探頭尖端連接到分流電阻，如下圖所示。

這里有一些簡單的技巧可以使用。

假設(shè)你的分流器的電阻為100mΩ，那么1A的電流會導(dǎo)致100mV的電壓降，給我們100mV每安培的“靈敏度”。如果你小心的話，這應(yīng)該不會造成任何問題，但很多時候100mV是字面意思-換句話說，與100mA混淆。

這個問題可以通過將輸入設(shè)置為100X來克服-探針已經(jīng)衰減了10X，所以再增加10X的信號會使它回到每安培1V，即輸入“乘以”10。大多數(shù)示波器都具有能夠選擇輸入衰減的功能。然而，有些作用域可能只支持1X和10X。

另一個有用的小功能是可以設(shè)置屏幕上顯示的垂直單位- V可以更改為A， W和U等。

當(dāng)你不能放置分流的低側(cè)時，事情就變得復(fù)雜了。示波器接地直接連接到接地，因此假設(shè)您的電源也接地，將探頭接地夾連接到電路中的任何隨機(jī)點(diǎn)都會使該點(diǎn)接地短路。

這可以通過所謂的微分測量來防止。

大多數(shù)示波器都有一個數(shù)學(xué)功能，可以用來對顯示的波形進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。請注意，這不會以任何方式改變實(shí)際信號!

我們將在這里使用的函數(shù)是減去函數(shù)，它顯示兩個選定波形的差。

由于電壓僅僅是兩點(diǎn)之間的電位差，我們可以將一個探頭鉤在每個點(diǎn)上，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，我們可以確定電流。

上面使用的相同的“衰減”技巧也適用于這里，只是要記住改變兩個通道。

使用并聯(lián)電阻的缺點(diǎn)：

使用并聯(lián)電阻器有幾個缺點(diǎn)。首先是容差，可能差到5%。這是一件很難解釋的事情。

第二個是溫度系數(shù)。電阻器的電阻隨溫度升高而增大，這導(dǎo)致給定電流下的電壓降較大。這對于大電流分流電阻來說尤其糟糕。

2. 使用電流探頭

現(xiàn)成的電流探頭(稱為“電流鉗”;它們夾在電線上而不中斷電路)在市場上是可用的，但你沒有看到很多愛好者使用它們，因?yàn)樗鼈兊膬r格過高。

這些探針使用兩種方法中的一種。

第一種方法是使用繞在半圓形鐵氧體鐵芯上的線圈。導(dǎo)線中的電流，探針被夾住，在鐵氧體中產(chǎn)生磁場。這反過來又在線圈中產(chǎn)生電壓。電壓與電流的變化率成正比。積分器“集成”波形并產(chǎn)生與電流成正比的輸出。輸出刻度通常在每安培1mV和1V之間。

第二種方法是將霍爾傳感器夾在兩個鐵氧體半圓之間?；魻杺鞲衅鳟a(chǎn)生與電流成正比的電壓。

3. 快速骯臟的方法

該方法除了一個作用域和一個探針外，不需要額外的組件。

這種方法很像使用電流探針。將探頭接地線繞在攜帶待測電流的導(dǎo)線上，然后將接地夾連接到探頭尖端。

產(chǎn)生的電壓又與電流的變化率成正比，你需要對波形進(jìn)行一些數(shù)學(xué)運(yùn)算(即積分;大多數(shù)示波器在“數(shù)學(xué)”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一個線圈，其作用有點(diǎn)像電流互感器，如圖所示。

結(jié)論

使用示波器測量變化的電流波形有幾種方法。最簡單的方法是使用電流分流器并測量其上的電壓。

本文編譯自circuitdigest