示波器如何测试电压的瞬间电流值（用示波器如何测试电压）

示波器如何测试电压的瞬间电流值（用示波器如何测试电压）直接测量法简单易行，但误差较大。产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差（衰减器、偏转系统、示波管边缘效应）等。将Y轴输入耦合开关置“DC”位置，加入被测电压，此时，扫描线在Y轴方向产生跳变位移H，被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值。定量测试电压时，一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上，这样，就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以，直接测量法又称为标尺法。（2）直流电压的测量将Y轴输入耦合开关置于“地”位置，触发方式开关置“自动”位置，使屏幕显示一水平扫描线，此扫描线便为零电平线。

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、时间、电流等等。今天小编就带大家看看如何测试电压、时间、电流的。

一、电压的测量

利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。示波器可以测量各种波形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度。更有用的是它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，如上冲量或顶部下降量等。这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。

1．直接测量法

所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值。定量测试电压时，一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上，这样，就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以，直接测量法又称为标尺法。

（2）直流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“地”位置，触发方式开关置“自动”位置，使屏幕显示一水平扫描线，此扫描线便为零电平线。

将Y轴输入耦合开关置“DC”位置，加入被测电压，此时，扫描线在Y轴方向产生跳变位移H，被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。

直接测量法简单易行，但误差较大。产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差（衰减器、偏转系统、示波管边缘效应）等。

2．比较测量法

比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电压值。

将被测电压Vx输入示波器的Y轴通道，调节Y轴灵敏度选择开关“V/div”及其微调旋钮，使荧光屏显示出便于测量的高度Hx并做好记录，且“V/div”开关及微调旋钮位置保持不变。去掉被测电压，把一个已知的可调标准电压Vs输入Y轴，调节标准电压的输出幅度，使它显示与被测电压相同的幅度。此时，标准电压的输出幅度等于被测电压的幅度。比较法测量电压可避免垂直系统引起和误差，因而提高了测量精度。

二、时间的测量

示波器时基能产生与时间呈线性关系的扫描线，因而可以用荧光屏的水平刻度来测量波形的时间参数，如周期性信号的重复周期、脉冲信号的宽度、时间间隔、上升时间（前沿）和下降时间（后沿）、两个信号的时间差等等。

将示波器的扫速开关“t/div”的“微调”装置转至校准位置时，显示的波形在水平方向刻度所代表的时间可按“t/div”开关的指示值直读计算，从而较准确地求出被测信号的时间参数。

三、电流的测量

很多场合需要对系统、电路或者芯片的工作电流进行测试，以了解系统的功耗和工作状态。如果只是做静态电流的测量，使用万用表就可以了；如果要观察到稍快些的电流的变化情况，可以使用一些低速的数据采集设备，工业上通用的数据采集设备能够以比较高的精度对电流的波形做连续采集和记录，但通常采样率有限（约1Hz~100KHz左右）；而如果希望观察到更快速的电流动态变化，比如测量设备上电瞬间的冲击电流、开关电源的开关损耗、存储芯片在不同读写状态的电流消耗等，可能就需要用到示波器了。

示波器本身只能显示电压随时间的变化波形，也就是只能进行电压量的测量。要进行电流的测量，需要把电流量转换成电压量才能测量，常用的把电流转换成电压量进行测量的方法有取样电阻、霍尔元件以及电磁感应几种方法。

取样电阻法

取样电阻的方法是在被测的电流路径上串接一个小的电阻（比如0.1欧姆或1欧姆），这样电流流过时就会产生压降。通过用差分探头测量取样电阻上的压降，再根据欧姆定律就可以计算出电阻上的流过电流。这种方法的优点是成本低、易于实现，但缺点是需要断开被测电路（或者在设计时就在电流路径上串接取样电阻）并会产生额外压降。

取样电阻的测量方法不太适合有大电流动态变化的场合。比如有些消费电子的电路中，工作状态和待机状态的电流会有比较大的差异。假设被测电路的电流会在10mA~1A间变化，工作电压为1.5V。此时如果选择采样电阻为0.1欧姆，则在流过1A电流时已经会产生0.1V的压降，已经使得工作电压降为1.4V，大电流流过时有些器件可能已经无法正常工作；而当流过10mA电流时，采样电阻上的压降只有1mV，已经超出很多示波器本身能够分辨出的电压变化的极限。如果增大采样电阻阻值，则大电流时压降会越大；而如果减小采样电阻阻值，则小电流时越不容易分辨出来。因此如果被测电路的电流有比较大的变化范围，取样电阻的方法很难兼顾测量精度和压降的影响。

为了解决这个问题，有些示波器厂商提供了专门做小电流测量的探头。比如Keysight公司的N2820A探头提供了1个300倍增益的通道，可以把示波器的小信号测量能力从mV级扩展到uV级，并且还提供了双量程的测量通道，可以用两个通道同时测量大电流和小电流的变化。但要注意的是这个300倍增益的放大器只有3MHz的带宽，所以如果对于测量带宽有高要求的场合并不适用。

霍尔元件法

霍尔元件的方法是利用霍尔器件的磁电效应把被测电流路径感生出的磁场转换成电压进行测量。很多示波器厂商都提供基于霍尔效应的电流探头。

电流探头的前端有一个磁环，使用时这个磁环套在被测的供电线上。电流流过电线所产生的磁场就这个磁环收集到，磁环里的磁通量和电线上流过的电流成正比；同时磁环内部有一个霍尔传感器，可以检测磁通量，其输出电压和磁通量成正比。因此，电流探头的输出电压就和被测电线上流过的电流成正比，示波器通过测量探头的输出电压值就可以知道被测供电线上电流的大小。典型电流探头的转换系数是0.1V/A或0.01V/A，即供电线上有1A的电流流过，电流探头的输出电压是0.1V或0.01V。下图是基于霍尔效应的电流探头的工作原理。

这种电流探头的主要好处是不用断开供电线就可以进行电流测量，同时由于其基于霍尔效应，所以同时可以进行直流和交流测量。电流探头的典型应用场合是系统功率测量、功率因子测量、开关机冲击电流波形测量等。电流探头的主要缺点在于其小电流的测量能力受限于示波器的底噪声，所以小电流测量能力有限。一般小于10mA的电流就很难测量到了。

由于通常的基于霍尔效应的电流探头最小的电流探测能力都在10mA左右，如果需要进行更小的或者更精确的小电流测量，有一个方法是把被测的供电线在电流探头上多绕几圈。由于霍尔器件感应到的磁通量和磁环路里电流的大小成正比，把供电线在电流探头上绕10圈就相当于把电流放大了10倍。下图是电流探头用于小电流信号测量的一个例子。

电磁感应法

还有一种电流测试的探头是基于电磁感应的，这种探头的工作原理类似于有些电工使用的钳形表，是利用电感线圈感应产生电流，并使感生电流流过负载产生电压来进行测量的。示波器里使用的这种感应探头灵敏度和带宽都可以做得比较高（带宽可以到2GHz或以上），但是由于是采用电感线圈感应的原理，所以无法用于直流及低频电流的测试（很多高频电磁感应探头的低频起始点在100KHz左右）。这种探头主要用于磁头驱动电流、ESD放电电流等对带宽要求比较高的场合。

比如一般的石英晶体振荡器都有驱动功率（Drive Level）的要求，这个指作用在石英晶体振荡器上用于起振并维持振荡的功率，过小可能会停振，过大则会造成振荡不稳定以及晶体的寿命衰减。驱动功率可以测量流过振荡器的电流，再乘上本身的等效内阻换算得到。下图是用这种电磁感应探头通过测量流过晶体振荡器的电流的例子。