普源示波器MSO5074測(cè)試電路信號(hào)電壓與電流

在電子電路的研究、開(kāi)發(fā)與調(diào)試過(guò)程中，精準(zhǔn)測(cè)量電路信號(hào)的電壓與電流是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。普源示波器 MSO5074 作為一款功能強(qiáng)大的測(cè)試儀器，為我們提供了可靠的電壓與電流測(cè)量方案。接下來(lái)，我們就深入探討如何運(yùn)用它來(lái)完成這些關(guān)鍵測(cè)量。

前期準(zhǔn)備工作

首先是探頭的選擇。對(duì)于電壓測(cè)量，當(dāng)測(cè)量低頻、小幅度的信號(hào)時(shí)，一般的無(wú)源電壓探頭就可能滿(mǎn)足需求，其經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且使用方便。而若是面對(duì)高頻信號(hào)，比如在射頻電路中，就必須選用高帶寬的探頭，以確保能夠準(zhǔn)確捕捉到信號(hào)的快速變化，不致因探頭帶寬不足導(dǎo)致信號(hào)失真。同時(shí)，要留意探頭的衰減比，常見(jiàn)的有 1X 和 10X，需依據(jù)預(yù)估的電壓幅值合理選擇，若信號(hào)電壓較大，選擇 10X 衰減比可避免示波器輸入過(guò)載。

在電流測(cè)量方面，情況相對(duì)復(fù)雜些。若要測(cè)量較大電流，鉗式電流探頭是個(gè)不錯(cuò)的選擇，它的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需斷開(kāi)電路，直接夾在導(dǎo)線上就能進(jìn)行測(cè)量，非常便捷，像在電力系統(tǒng)中測(cè)量大電流線路時(shí)應(yīng)用廣泛。要是測(cè)量較小的電流，則可以考慮分流器電流探頭，不過(guò)使用時(shí)需要將其插入電路中，這就要求在操作時(shí)小心謹(jǐn)慎，盡量減少對(duì)原電路的影響。

將選好的探頭連接到示波器的輸入通道時(shí)，普源示波器 MSO5074 一般具有多個(gè)輸入通道，比如 CH1、CH2 等。務(wù)必保證連接穩(wěn)固，避免出現(xiàn)松動(dòng)，否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。連接完成后，要對(duì)探頭進(jìn)行校準(zhǔn)，這一步驟不可省略。以電壓探頭為例，可將探頭連接到示波器自帶的校準(zhǔn)輸出端，開(kāi)啟示波器，觀察屏幕上顯示的校準(zhǔn)波形，然后仔細(xì)調(diào)整探頭的補(bǔ)償電容，直至波形的上升沿和下降沿都平滑，不存在過(guò)沖或欠沖現(xiàn)象，此時(shí)探頭校準(zhǔn)完成。

電壓測(cè)試流程

開(kāi)啟示波器后，第一步是設(shè)置垂直刻度。這需要根據(jù)預(yù)估的電壓幅值來(lái)操作，比如預(yù)估信號(hào)電壓在 0 到 3V 之間，就可以嘗試將垂直刻度設(shè)置為 1V/div，這樣能使信號(hào)在屏幕上占據(jù)較為合適的顯示范圍，既不會(huì)因刻度設(shè)置過(guò)大導(dǎo)致信號(hào)顯示過(guò)于扁平難以觀察細(xì)節(jié)，也不會(huì)因刻度過(guò)小使信號(hào)超出屏幕顯示范圍。

接著要選擇合適的耦合方式。直流耦合（DC）適用于測(cè)量包含直流分量的信號(hào)，像電池電壓、直流電源輸出等。交流耦合（AC）則用于去除信號(hào)中的直流成分，只關(guān)注交流分量，比如測(cè)量音頻信號(hào)、交流市電中的交流波動(dòng)等。以測(cè)量一個(gè)帶有直流偏置的交流信號(hào)為例，如果期望觀察到完整的信號(hào)形態(tài)，包括直流偏置和交流波動(dòng)，那就選擇直流耦合；若只對(duì)交流波動(dòng)部分感興趣，想濾除直流偏置，交流耦合就是正確的選擇。

設(shè)置好垂直刻度和耦合方式后，把探頭的探針連接到待測(cè)電路的測(cè)試點(diǎn)，探頭的接地端一定要可靠地連接到電路的地線，這一點(diǎn)關(guān)乎測(cè)量的準(zhǔn)確性和安全性。此時(shí)，示波器屏幕上會(huì)顯示出信號(hào)的波形。若要精確測(cè)量電壓值，可以利用示波器的測(cè)量功能。普源示波器 MSO5074 通常提供多種測(cè)量方式，比如光標(biāo)測(cè)量，通過(guò)移動(dòng)屏幕上的光標(biāo)，使其分別對(duì)準(zhǔn)信號(hào)波形的波峰和波谷，示波器就能自動(dòng)計(jì)算并顯示出這兩點(diǎn)之間的電壓差值，即峰峰值。還有自動(dòng)測(cè)量功能，在示波器的菜單中選擇相應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目，如峰峰值電壓（Vp-p）、有效值電壓（Vrms）、平均值電壓等，示波器會(huì)依據(jù)內(nèi)置算法快速給出測(cè)量結(jié)果。

電流測(cè)試流程

如前文所述，由于示波器本身無(wú)法直接測(cè)量電流，所以要借助電流探頭或分流電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用鉗式電流探頭時(shí)，先將其夾在待測(cè)導(dǎo)線上，務(wù)必確保探頭完全閉合，否則會(huì)引入測(cè)量誤差。同時(shí)，注意探頭上標(biāo)識(shí)的箭頭方向，要與電流的實(shí)際方向一致。之后把探頭連接到示波器的輸入通道，比如 CH1。接下來(lái)設(shè)置示波器的時(shí)間刻度和電壓刻度，時(shí)間刻度要根據(jù)電流信號(hào)的頻率特性來(lái)選擇，若電流信號(hào)變化緩慢，就設(shè)置較大的時(shí)間刻度；若信號(hào)變化快速，需選擇較小的時(shí)間刻度，以保證能清晰地顯示出電流波形的細(xì)節(jié)。電壓刻度則依據(jù)預(yù)估的電流轉(zhuǎn)換后的電壓幅值來(lái)設(shè)置，類(lèi)似于電壓測(cè)量中垂直刻度的設(shè)置原則。設(shè)置完成后，在示波器屏幕上就能觀察到電流波形，進(jìn)而測(cè)量電流的峰值、平均值、有效值等參數(shù)。

采用分流電阻法時(shí)，要先選擇一個(gè)合適阻值的分流電阻，其阻值要足夠小，以盡量減少對(duì)原電路電流的影響，但又要能產(chǎn)生一個(gè)在示波器可測(cè)量范圍內(nèi)的電壓降。將分流電阻串聯(lián)到待測(cè)電路中，然后用示波器的電壓探頭測(cè)量分流電阻兩端的電壓。根據(jù)歐姆定律，通過(guò)測(cè)量得到的電壓值除以分流電阻的阻值，就能計(jì)算出電路中的電流值。例如，選擇一個(gè) 0.1Ω 的分流電阻，測(cè)量其兩端電壓為 0.2V，那么電路中的電流就是 0.2V÷0.1Ω = 2A。在實(shí)際操作中，為了更方便地讀取電流值，一些示波器允許設(shè)置分流電阻的阻值，這樣示波器就能自動(dòng)將測(cè)量到的電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電流值并顯示出來(lái)。

測(cè)試中可能遇到的問(wèn)題及解決辦法

在電壓和電流測(cè)試過(guò)程中，可能會(huì)遇到各種問(wèn)題。如果測(cè)量結(jié)果與預(yù)期偏差較大，首先要檢查探頭連接是否牢固，有沒(méi)有松動(dòng)或者接觸不良的情況。松動(dòng)的連接可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸中斷或者引入干擾，使得測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。其次，要確認(rèn)觸發(fā)設(shè)置是否合理。觸發(fā)設(shè)置不當(dāng)可能導(dǎo)致示波器無(wú)法穩(wěn)定地捕獲到所需信號(hào)，比如觸發(fā)源選擇錯(cuò)誤、觸發(fā)電平設(shè)置不合理等。以電壓測(cè)量為例，如果觸發(fā)源選擇了與被測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)的通道，示波器就無(wú)法正確觸發(fā)，顯示的波形會(huì)雜亂無(wú)章；若觸發(fā)電平設(shè)置過(guò)高或過(guò)低，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)信號(hào)的有效部分，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果錯(cuò)誤。對(duì)于電流測(cè)量，若使用鉗式電流探頭，還要檢查探頭是否完全閉合以及方向是否正確。此外，信號(hào)中的噪聲干擾也可能影響測(cè)量精度。這時(shí)，可以嘗試開(kāi)啟示波器的濾波功能，如低通濾波可以去除高頻噪聲，高通濾波可以去除低頻噪聲，帶通濾波則可以保留特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，通過(guò)合理設(shè)置濾波器參數(shù)，減少噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

使用普源示波器 MSO5074 測(cè)試電路信號(hào)的電壓與電流，需要我們?cè)跍?zhǔn)備工作階段精心選擇探頭并正確校準(zhǔn)，在測(cè)試過(guò)程中嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，同時(shí)還要善于應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，通過(guò)不斷地實(shí)踐和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能熟練掌握這一重要的測(cè)試技能，為電子電路的研究和開(kāi)發(fā)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。