您還在把示波器當(dāng)萬(wàn)用表來(lái)用嗎?
示波器和萬(wàn)用表都是電子工程師日常開(kāi)發(fā)、調(diào)試必不可少的設(shè)備。萬(wàn)用表主要用于測(cè)試某一時(shí)間點(diǎn)的電壓/電流值等,示波器則是用以繪制電壓/電流隨時(shí)間變化的波形。那您知道兩者實(shí)際該如何正確應(yīng)用嗎?
實(shí)測(cè)選擇那么該如何判斷在什么測(cè)試條件下選擇示波器還是萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量呢?以電容充放電過(guò)程為例,原理圖如圖1所示。使用5V直流電源給系統(tǒng)供電,當(dāng)S1閉合時(shí),電容處于充電狀態(tài);當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí),電容處于放電狀態(tài)。理想情況下,圖2為充放電波形解析,其中Ta為電容充電完成所需的時(shí)間,Tb為電容放電完成所需的時(shí)間。測(cè)試過(guò)程中使用到致遠(yuǎn)電子的萬(wàn)用表(DMM6000)和示波器(ZDS4054 Plus)。其中根據(jù)官方提供的指標(biāo)可得,萬(wàn)用表(DMM6000)的精度為0.0035 % 讀數(shù) 0.0007%量程,示波器(ZDS4054 Plus)的精度為滿量程的2%。
圖1 電容充放電原理圖
圖2 電容充放電波形
若需要獲得一個(gè)更為精確的電壓值,應(yīng)選擇萬(wàn)用表。
從精度層面來(lái)看,萬(wàn)用表的精度明顯是更勝一籌的。將示波器探頭或萬(wàn)用表的紅黑表筆接在電容兩端,測(cè)試電容充電完成時(shí)的電壓。由圖3和圖4可見(jiàn),萬(wàn)用表測(cè)得電壓為2.60922V,示波器測(cè)得電壓為2.68000V(因?yàn)榻尤氲氖侵绷麟娫矗噪妷悍宸逯?電壓有效值)。萬(wàn)用表(DMM6000)的精度為0.0035 % 讀數(shù) 0.0007%量程,即其誤差范圍是±0.0001613V;示波器(ZDS4054 Plus)的精度為滿量程的2%,即其誤差范圍是±0.1600000V。
圖3 萬(wàn)用表實(shí)測(cè)
圖4 示波器實(shí)測(cè)
若需要觀察電壓隨時(shí)間變化的波形或測(cè)量充電/放電完成所需時(shí)間,應(yīng)選擇示波器。從時(shí)間維度來(lái)看,示波器可以直觀地觀察到電容充放電的過(guò)程并可通過(guò)光標(biāo)或者【Measure】功能測(cè)得電容充電/放電完成所需時(shí)間。如圖5所示,通過(guò)自動(dòng)測(cè)量得到上升時(shí)間(即電容充電完成所需時(shí)間)為9.4307s,下降時(shí)間(即電容放電完成所需時(shí)間)為9.6295s。假設(shè)使用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量,只能通過(guò)人工按間隔時(shí)間測(cè)量變化的電壓值并記錄,最終手動(dòng)繪制波形圖。從示波器測(cè)量的上升時(shí)間來(lái)看,時(shí)長(zhǎng)非常短。盡管人工每秒記錄一個(gè)數(shù)據(jù),上升時(shí)間最多只能記錄到9個(gè)數(shù)據(jù),而通過(guò)這9個(gè)數(shù)據(jù)還原的電壓變化情況是沒(méi)有參考意義的。與萬(wàn)用表相比,示波器當(dāng)前采樣率為2MSa/s(每秒鐘可采集2000 000個(gè)采樣點(diǎn)),這不僅還原度更高,還更為便捷,可以節(jié)省大量的時(shí)間和人力。
圖5 上升/下降時(shí)間實(shí)測(cè)
如何提高示波器精度若是測(cè)單點(diǎn)電壓值,萬(wàn)用表的精度確實(shí)是優(yōu)于示波器的。那么是否可以提高示波器的精度呢?答案是肯定的。
在測(cè)量過(guò)程中可以通過(guò)以下兩個(gè)方法來(lái)提高示波器的精度(減小示波器的測(cè)量誤差):1.使用合適衰減比的探頭;2.減小垂直檔位。
從圖3、圖4、圖6和圖7來(lái)分析,測(cè)量誤差范圍對(duì)比如表1所示。從表1的誤差對(duì)比來(lái)看,陰影部分為示波器不同測(cè)量條件下允許的測(cè)量誤差,萬(wàn)用表的測(cè)量結(jié)果都在示波器測(cè)量允許的誤差范圍內(nèi)。但明顯可以看出,陰影面積是②>③>④。因此在本次實(shí)例中,可通過(guò)使用×10檔衰減比的探頭和垂直檔位減小為500mV/div的方法來(lái)提高示波器的精度。
圖6 ×1檔探頭測(cè)量
圖7 垂直檔位減小為500mV/div
表1 測(cè)量誤差范圍對(duì)比
總結(jié)當(dāng)前萬(wàn)用表能夠?qū)崿F(xiàn)的測(cè)量,示波器也是能夠滿足的。除此以外,示波器共提供53種測(cè)量項(xiàng),還支持FFT、協(xié)議解碼、電源分析、環(huán)路分析等功能。所謂術(shù)業(yè)有專攻,萬(wàn)用表的精度比示波器高且體積小、更方便攜帶。因此,需根據(jù)實(shí)際需求,合理選擇測(cè)量設(shè)備。