[示波器使用小技巧] 沒有電流探頭其實(shí)也可以測(cè)試電流

發(fā)布時(shí)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(cè)試。而對(duì)于電流的測(cè)試，示波器通常需要購(gòu)買電流探頭才能實(shí)現(xiàn)。但是電流探頭的價(jià)格昂貴，光一個(gè)電流探頭的價(jià)格甚至比一臺(tái)示波器的價(jià)格都要高出不少，如果不是經(jīng)常使用，購(gòu)買電流探頭確實(shí)不具備性價(jià)比。如果沒有電流探頭能不能測(cè)試電流呢？今天我們一起來討論一下。
      有人可能會(huì)說萬用表不就可以測(cè)量嗎？當(dāng)然萬用表可以測(cè)試電流。但存在幾個(gè)問題：1、由于萬用表的反應(yīng)速度較慢，很難測(cè)試實(shí)時(shí)變化的電流； 2、萬用表無法記錄長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)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(shí)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(shí)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(jiǎn)單，依照歐姆定律 I=V/R就可以輕松實(shí)現(xiàn)。注意這個(gè)V不是某點(diǎn)的電壓， 而是兩點(diǎn)的電位差，這是個(gè)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(diǎn)的電壓變化去推測(cè)電流的變化那很多時(shí)候就要出錯(cuò)了，后面我們從實(shí)例測(cè)試可看到這點(diǎn)。
羅德與施瓦茨示波器       這個(gè)方法的具體做法是：用兩根探頭分別測(cè)出一個(gè)電阻兩端的電壓 V1、V2，然后用示波器的計(jì)算功能就能實(shí)時(shí)地計(jì) 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(gè)實(shí)例來驗(yàn)證一下這個(gè)方法是否可行。
       實(shí)例驗(yàn)證： 上面示波器圖 1 測(cè)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(yùn)算功能計(jì)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(cè)試出來的漏源極電流 Isd，從 Isd 和 △Vsd 兩者的波形對(duì)比可看出，它們的變化過程非常接近；用有源電流探頭測(cè)出的 Isd 峰值大概為 3.6A；計(jì)算得到的△Vsd 峰值大概為 0.43V，用萬用表測(cè)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(cè)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(gè)方法來測(cè)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(shí)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(yàn)的工程師可能會(huì)提出一個(gè)問題: 使用普通的探頭進(jìn)行測(cè)試，共模抑制比 CMRR 如何解決？ 確實(shí)是存在這個(gè)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(cè)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(gè)探頭也比較貴，購(gòu)買的話就達(dá)不到我們不花錢的目的了；不過，Vs-Vd 有個(gè)好處就是可消除一部分信號(hào)上的干擾。 另外，我們從截圖可以看到，單點(diǎn)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(diǎn)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(cè)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(duì)研發(fā)人員來說還是有一定的參考價(jià)值。如果資金充裕，還是建議購(gòu)買示波器配套的電流探頭來測(cè)試電流。