發(fā)布時間: 2016-01-13 瀏覽次數(shù): 作者:邁昂科技
提到示波器的應(yīng)用,大家最常用的應(yīng)該就是電壓測試。而對于電流的測試,示波器通常需要購買電流探頭才能實現(xiàn)。但是電流探頭的價格昂貴,光一個電流探頭的價格甚至比一臺示波器的價格都要高出不少,如果不是經(jīng)常使用,購買電流探頭確實不具備性價比。如果沒有電流探頭能不能測試電流呢?今天我們一起來討論一下。
有人可能會說萬用表不就可以測量嗎?當(dāng)然萬用表可以測試電流。
但存在幾個問題:
1、由于萬用表的反應(yīng)速度較慢,很難測試實時變化的電流;
2、萬用表無法記錄長時間的測試結(jié)果,好一些的表可以記錄最大、最小值等;
3、最關(guān)鍵的是萬用表無法看到電流變化的過程,很多時候我們希望看到的是變化過程而不只是結(jié)果,比如我們想知道三極管過流損壞最可能在什么時候發(fā)生的而不是只想看到三極管在冒煙。
如果想看到波形,還得借助示波器才行。那沒有昂貴的電流探頭真的就無法用示波器看到電流的變化過程嗎?有的,而且方法很簡單,依照歐姆定律 I=V/R就可以輕松實現(xiàn)。注意這個V不是某點的電壓, 而是兩點的電位差,這是個關(guān)鍵,也是一些初學(xué)者容易陷入誤區(qū)的地方,如果用某點的電壓變化去推測電流的變化那很多時候就要出錯了,后面我們從實例測試可看到這點。
羅德與施瓦茨示波器
這個方法的具體做法是:用兩根探頭分別測出一個電阻兩端的電壓 V1、V2,然后用示波器的計算功能就能實時地計 算出△V=V1-V2,而 I=△V /R,只要環(huán)境不發(fā)生激烈的變化等我們可認(rèn)為 R 是不變的,因此 I 是隨△V 線性變化的,所以△V的變化反映的就是電流的變化。我們下面通過一個實例來驗證一下這個方法是否可行。
實例驗證: 上面示波器圖 1 測試的是某 PCB 上一 MOS 管在上電瞬間,漏極和源極之間的電壓和電流變化,其中棕色波形是源極電壓 Vs,紫色波形是漏極電壓 Vd,黃顏色較粗波形就是通過示波器運算功能計算出來的漏源極電壓 △Vsd =Vs-Vd。綠色波形是用有源電流探頭測試出來的漏源極電流 Isd,從 Isd 和 △Vsd 兩者的波形對比可看出,它們的變化過程非常接近;用有源電流探頭測出的 Isd 峰值大概為 3.6A;計算得到的△Vsd 峰值大概為 0.43V,用萬用表測得的該線路電阻大概為 0.15?,因此用電位差方法得到的電流峰值大概為 0.43V/0.15 ? =2.87A,這跟有源電流探頭測試的結(jié)果有差別,當(dāng)然這跟 MOS 管不同狀態(tài)的導(dǎo)通電阻、示波器、無源探頭、萬用表的誤差等有關(guān),但是用這個方法來測試我們最關(guān)注的電流變化過程是完全可行的,通過觀察電流的變化可以大致知道 MOS 管的損壞最可能在什么時候發(fā)生,從而為采取正確的措施提供依據(jù)。
看到這里,有經(jīng)驗的工程師可能會提出一個問題: 使用普通的探頭進(jìn)行測試,共模抑制比 CMRR 如何解決? 確實是存在這個問題,不過我們前面也提過,這方法最主要是可讓我們看到電流的變化過程, 在各種因素的影響下用這方法測試出來的具體電流值的準(zhǔn)確程度肯定比不上專門的有源電流探頭;而且要解決 CMRR 的話就需要用到有源差分探頭,這個探頭也比較貴,購買的話就達(dá)不到我們不花錢的目的了;不過,Vs-Vd 有個好處就是可消除一部分信號上的干擾。 另外,我們從截圖可以看到,單點的電壓 Vs 或 Vd 的變化不同于 Isd 的變化,所以不要陷入用單點電壓變化來估算電流變化的誤區(qū)。
總結(jié):以上介紹了在沒有電流探頭的條件下,測試電流的一種可行的辦法。雖然結(jié)果有一定誤差,但是這能夠讓我們借助示波器看到電流的變化過程,對研發(fā)人員來說還是有一定的參考價值。如果資金充裕,還是建議購買示波器配套的電流探頭來測試電流。
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