測量直流電流大小的示波器電流探頭有兩種方法，具體是怎么做的呢？

電流探頭測直流電流有兩種方式，第一種是直接使用電流探頭。市面上有多種電流探頭，可以測試直流和交流電流。如果要提高測量精度，可以在電流探頭的孔中多繞幾圈電線來測試流過的電流。

另一種方法是將電流轉(zhuǎn)換成電壓。在被測試的電路中，需要安放一個較大精度的電阻，并使用差分探頭測量電阻兩端的電壓，隨后將其轉(zhuǎn)換為電流來進(jìn)行測量。

接下來我們將詳細(xì)介紹如何使用示波器和電流探頭來測量電流的技巧，并提升測量精確度。

在設(shè)計移動電話和其他電池供電設(shè)備時，工程師通常需要進(jìn)行更精準(zhǔn)的電流測量，以確保設(shè)備的電流消耗在可接受范圍內(nèi)。電流測量過程繁瑣，因為需要中斷電路并將測量儀器串聯(lián)進(jìn)電路中。使用鉗狀電流探頭和示波器可以輕松實現(xiàn)電流測量，而無需破壞電路。但是對于毫安級或更小的電流，測量的難度大大增加。

在今天的介紹中，我們將分享一些非常實用的測量技巧，這些技巧可以幫助您在示波器噪聲較高的環(huán)境下精準(zhǔn)測量電流。

示波器的噪聲影響很重要

隨著電流電平的降低，示波器本身的噪聲成為一個實際問題。所有示波器都有一個額外的特性-垂直噪聲。當(dāng)測量低電平信號時，測量系統(tǒng)的噪聲可能會導(dǎo)致實際信號測量的準(zhǔn)確性下降。由于示波器是一種寬帶測量儀器，示波器的帶寬越寬，垂直噪聲就越高。

因此，在進(jìn)行測量之前，需要仔細(xì)測試示波器的噪聲特性。當(dāng)采用最敏感的V/格設(shè)置時，500MHz帶寬示波器的噪聲一般約為2mV峰峰值。在進(jìn)行低電平測量時要注意，示波器上的采集存儲器可能會影響背景噪聲。在帶寬和其他條件相同的情況下，采集存儲器越深，噪聲就越大。

在另一方面，現(xiàn)代的交流/直流電流探頭（例如KeysightN2783B100MHz電流探頭）能夠準(zhǔn)確測量5mA的交流或直流電流，其測量精度約為3%。該電流探頭的設(shè)計采用每安培電流輸入，產(chǎn)生0.1V的電壓輸出。簡而言之，當(dāng)測量低于20mA的電流時，示波器本身的2mVpp噪聲可能是主要的噪聲來源。

那么，您要如何最大程度地減少示波器自身的噪聲呢？對于現(xiàn)代的數(shù)字示波器而言，有很多可選的方法：

1.寬帶限制濾波器

大部分?jǐn)?shù)字示波器都配備了帶寬限制濾波器。這些濾波器可以消除輸入波形中多余的噪聲，并減小噪聲的帶寬，從而提高了垂直分辨率。帶寬限制濾波器可以通過硬件或軟件實現(xiàn)。您可以根據(jù)需要來選擇啟用或禁用大多數(shù)的帶寬限制濾波器。

2.高分辨率采集模式

大部分?jǐn)?shù)字示波器在普通采集模式下有8位的垂直分辨率。一些示波器在高分辨率模式下能提供更高的垂直分辨率，通常可達(dá)12位，在此模式下垂直噪聲降低，垂直分辨率提高。一般來說，在使用較慢的時間/格設(shè)置時，在屏幕上捕獲到的數(shù)據(jù)點會很多，這時高分辨率模式的影響會很大。由于高分辨率模式下的采集會對單個觸發(fā)點相鄰的數(shù)據(jù)點進(jìn)行平均，因此采樣率和示波器的帶寬會降低。

3.平均模式

如果您正在處理周期性或者直流信號，可以使用均值模式來去除示波器的垂直噪聲。均值模式會對波形進(jìn)行多次采樣，并生成運行均值以減少隨機(jī)噪聲。相比于高分辨率模式，均值模式不會降低信號的采樣率和帶寬。不過，均值模式處理的速度較慢，因為它需要進(jìn)行多次采集并計算波形的平均值，才能在屏幕上展示軌跡。而選擇更多的均值時，可以顯著提高去噪效果。

圖 . 有很多方法可以降低示波器的固有垂直噪聲。

提高電流探頭測量精度和靈敏度

現(xiàn)在你已經(jīng)了解了如何利用任何一種技術(shù)來降低示波器的垂直噪聲，現(xiàn)在讓我們再來看看如何提高電流探頭的精確度和靈敏度。市場上有很多種電流探頭可供選擇。其中一種使用起來最方便、性能最出色的是鉗式交流/直流電流探頭，您可以使用它夾住電流導(dǎo)體來測量交流或直流電流。

圖 . 通過消磁和直流偏置可以提高電流探頭的精度

圖 . 通過在探頭上纏繞多圈被測導(dǎo)體可以提高探頭的靈敏度

使用此類電流探頭有兩個很有用的技巧：

1. 消除磁性

為了準(zhǔn)確測量低電平電流，需要對磁芯進(jìn)行去磁，消除殘余磁性。就像消除CRT顯示器的多余磁場可以改善畫質(zhì)一樣，對電流探頭進(jìn)行去磁或消磁可以消除任何剩余磁性。如果在探頭核心被磁化的情況下進(jìn)行測量，就會產(chǎn)生與剩余磁性成正比的偏置電壓，造成測量誤差。因此，在接通/斷開探頭的電源開關(guān)或?qū)ζ漭斎脒^量電流時，去除探頭磁芯的磁性非常重要。執(zhí)行探頭去磁/消磁時，可以將探頭與所有導(dǎo)體斷開并固定探頭，然后按下探頭的DEMAG（或DEGAUSS）按鈕。

另外，您還可以利用探頭上的調(diào)零控制按鈕來校準(zhǔn)探頭的額外電壓偏置或溫度漂移。

2. 提高示波器探頭靈敏度

電流探頭的功能是測量通過夾持器的電流所產(chǎn)生的磁場。它會按照輸入電流的比例生成電壓輸出。如果您想測量直流信號或低頻交流信號的小幅度變化，可以通過在探頭上繞繞多匝被測導(dǎo)體來提高測量的靈敏度。這樣，信號的強(qiáng)度將相應(yīng)地增加與被測導(dǎo)體在探頭上繞匝數(shù)的倍數(shù)。比如，如果一個導(dǎo)體在探頭上繞了5圈，示波器顯示的讀數(shù)為25mA，那么實際的電流就是25mA除以5，即5mA。以此例為據(jù)，您可以將電流探頭的靈敏度提高5倍。

使用鉗式電流探頭和示波器可以簡便地測量電流，而且無需破壞電路。但是，當(dāng)示波器的寬頻噪聲影響測量結(jié)果時，示波器的垂直噪聲可能會干擾精確的低電平電流測量。通過本文介紹的一些測量技巧，您可以消除示波器的隨機(jī)噪聲和電流探頭的多余磁性或直流偏置，從而顯著提高測量精度。

以上內(nèi)容由普科科技prbtek為您分享，如果您在選型/使用過程中有什么問題，歡迎咨詢普科科技官網(wǎng)www.prbtek.cn

公司目前致力于示波器測試附件配件研發(fā)、生產(chǎn)、銷售，涵蓋產(chǎn)品包含電流探頭、差分探頭、高壓探頭、無源探頭、電源紋波探頭、柔性電流探頭、近場探頭、邏輯探頭、功率探頭和光探頭，電流互感器，射頻測試線纜，探頭附件等。

審核編輯 黃宇