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04 测试仪器

测试仪器介绍#

除了示波器,测试工程师还需要熟悉以下几种测试仪器的使用:

  • 万用表 - 测量电压、电流、电阻及通断
  • 直流电源 - 为被测电路供电
  • 电子负载仪 - 模拟负载,测试电源性能
  • 信号源 - 提供各种测试信号

万用表#

万用表能测电压、电流、电阻,还能测量电路通断——检测到两点导通时会发出”滴”一声提示音。

测量信号有效值时,请认准 True RMS(真有效值),它按真实波形而非假设的正弦波来估算,测量结果更准确。

接线注意事项:

  • 测电压:万用表需要和待测电路并联
  • 测电流:万用表需要和待测电路串联
  • ⚠️ 如果误用电流挡测电压,轻则烧保险,重则损坏仪表

直流电源#

直流电源可以设置为三种工作模式:

  • 恒压模式:输出电压恒定,电流随负载变化
  • 恒流模式:输出电流恒定,电压随负载变化
  • 恒压恒流模式:哪个指标先达到上限,就以哪个指标为准

电路板测试时,可以先设定恒压模式,预估电流大小,把限流设置为稍微高出工作电流。这样当电路意外短路时,限流会拉低电压,保护电路板不被烧穿。

开尔文接线法

此外,精密测量时还需要考虑线损,也就是导线电阻消耗的电压。例如,电源供电5V,到板子上测量却只有4.8V,这就说明供电导线上消耗了0.2V电压。为了提高测量精度,可以采用四线开尔文接线法:细线测电压,粗线输送电流,减小线阻带来的损耗。

电子负载仪#

电子负载仪是专门用来耗电的设备,可以模拟各种类型的电路负载。

电子负载仪有四种工作模式:

  • 恒流模式:保持电流恒定
  • 恒压模式:保持电压恒定
  • 恒阻模式:模拟固定电阻
  • 恒功率模式:保持功率恒定

例如测试直流电源是否稳定,可以设置恒流模式,逐步加大电流,看电压是否出现跌落。带载能力差的电源,电流增大时电压会随之下降;若电源突然关断,说明触发了过流保护。

补充:在测量大信号完整性/负载阶跃时,还可以把电子负载仪设置为 transfer 模式,输入起始负载电流、终止负载电流、阶跃速度(A/μs)、变化频率、占空比等参数即可模拟负载电流的快速跳变,以便测试直流电源应对负载阶跃的稳定性。

信号源#

信号源可以输出多种波形信号:

  • 基本波形:正弦波、方波、三角波等
  • 调制信号:AM、FM 等调制类型
  • 扫频信号:频率随时间变化的信号

常见问题: 如果信号源设置 1V 峰峰值,但示波器显示 2V,这是因为信号源默认输出阻抗为 50Ω,默认负载也为 50Ω,会把输出信号调成两倍,使负载上的信号达到设定值。但如果示波器的输入阻抗设置为高阻(1MΩ),2V 峰峰值就会原封不动加在示波器上,测出来的结果就是设定值的两倍。

解决办法: 将信号源的输出阻抗设置为高阻模式即可。

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