深圳泰立儀器儀表有限公司
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閱讀：55發(fā)布時間：2024-12-17
示波器和萬用表都是電子工程師日常開發(fā)、調(diào)試的設(shè)備。萬用表主要用于測試某一時間點(diǎn)的電壓/電流值等，示波器則是用以繪制電壓/電流隨時間變化的波形。那您知道兩者實際該如何正確應(yīng)用嗎？
實測選擇那么該如何判斷在什么測試條件下選擇示波器還是萬用表來測量呢？以電容充放電過程為例，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，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)S1斷開時，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間，Tb為電容放電完成所需的時間。測試過程中使用到致遠(yuǎn)電子的萬用表（DMM6000）和示波器（ZDS4054 Plus）。其中根據(jù)提供的指標(biāo)可得，萬用表（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
若需要獲得一個更為精確的電壓值，應(yīng)選擇萬用表。
從精度層面來看，萬用表的精度明顯是更勝的。將示波器探頭或萬用表的紅黑表筆接在電容兩端，測試電容充電完成時的電壓。由圖3和圖4可見，萬用表測得電壓為2.60922V，示波器測得電壓為2.68000V（因為接入的是直流電源，所以電壓峰峰值=電壓有效值）。萬用表（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 萬用表實測
圖4 示波器實測
若需要觀察電壓隨時間變化的波形或測量充電/放電完成所需時間，應(yīng)選擇示波器。從時間維度來看，示波器可以直觀地觀察到電容充放電的過程并可通過光標(biāo)或者【Measure】功能測得電容充電/放電完成所需時間。如圖5所示，通過自動測量得到上升時間（即電容充電完成所需時間）為9.4307s，下降時間（即電容放電完成所需時間）為9.6295s。假設(shè)使用萬用表來測量，只能通過人工按間隔時間測量變化的電壓值并記錄，*終手動繪制波形圖。從示波器測量的上升時間來看，時長非常短。盡管人工每秒記錄一個數(shù)據(jù)，上升時間*多只能記錄到9個數(shù)據(jù)，而通過這9個數(shù)據(jù)還原的電壓變化情況是沒有參考意義的。與萬用表相比，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)省大量的時間和人力。
圖5 上升/下降時間實測
如何提高示波器精度若是測單點(diǎn)電壓值，萬用表的精度確實是優(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。
在測量過程中可以通過以下兩個方法來提高示波器的精度（減小示波器的測量誤差）：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來分析，測量誤差范圍對比如表1所示。從表1的誤差對比來看，陰影部分為示波器不同測量條件下允許的測量誤差，萬用表的測量結(jié)果都在示波器測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。因此在本次實例中，可通過使用×10檔衰減比的探頭和垂直檔位減小為500mV/div的方法來提高示波器的精度。
圖6 ×1檔探頭測量
圖7 垂直檔位減小為500mV/div
表1 測量誤差范圍對比
總結(jié)當(dāng)前萬用表能夠?qū)崿F(xiàn)的測量，示波器也是能夠滿足的。除此以外，示波器共提供53種測量項，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)實際需求，合理選擇測量設(shè)備。
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