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，隨后將其轉換為電流來進行測量。

接下來我們將詳細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。

在設計移動電話和其他電池供電設備時，工程師通常需要進行更精準的電流測量，以確保設備的電流消耗在可接受范圍內。電流測量過程繁瑣，因為需要中斷電路并將測量儀器串聯進電路中。使用鉗狀電流探頭和示波器可以輕松實現電流測量，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境下精準測量電流。

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。當測量低電平信號時，測量系統的噪聲可能會導致實際信號測量的準確性下降。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，在進行測量之前，需要仔細測試示波器的噪聲特性。當采用最敏感的V/格設置時，500MHz帶寬示波器的噪聲一般約為2mV峰峰值。在進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，現代的交流/直流電流探頭（例如KeysightN2783B100MHz電流探頭）能夠準確測量5mA的交流或直流電流，其測量精度約為3%。該電流探頭的設計采用每安培電流輸入，產生0.1V的電壓輸出。簡而言之，當測量低于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？對于現代的數字示波器而言，有很多可選的方法：

1.寬帶限制濾波器

大部分數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。您可以根據需要來選擇啟用或禁用大多數的帶寬限制濾波器。

2.高分辨率采集模式

大部分數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/格設置時，在屏幕上捕獲到的數據點會很多，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點相鄰的數據點進行平均，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行多次采樣，并生成運行均值以減少隨機噪聲。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

現在你已經了解了如何利用任何一種技術來降低示波器的垂直噪聲，現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

為了準確測量低電平電流，需要對磁芯進行去磁，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一樣，對電流探頭進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行測量，就會產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或對其輸入過量電流時，去除探頭磁芯的磁性非常重要。執行探頭去磁/消磁時，可以將探頭與所有導體斷開并固定探頭，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零控制按鈕來校準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體來提高測量的靈敏度。這樣，信號的強度將相應地增加與被測導體在探頭上繞匝數的倍數。比如，如果一個導體在探頭上繞了5圈，示波器顯示的讀數為25mA，那么實際的電流就是25mA除以5，即5mA。以此例為據，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，當示波器的寬頻噪聲影響測量結果時，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。

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審核編輯 黃宇