在我們推出4425A示波器PicoBNC+電阻測試線的介紹視頻之后,有人提出了可不可以用4425示波器測量電阻這個問題。
這絕對是有可能的。我們必須了解正在測量的電路,捕獲電壓和電流信號(在有負載的情況下),并使用歐姆定律來計算電阻。
圖1是一個典型示例,我們在Maths is Cool第一篇文章中介紹過了起動機的電壓和電流。
圖1電阻數學通道
電路完好,而且在負載下能捕獲到電壓和電流,這種條件下測量電阻是沒問題的。但是,如果把組件從電路上取下,要怎么測量該組件的電阻呢?
您可以通過創建一個分壓電路,然后在PicoScope軟件中測量電阻。
在下面的示例中,我用到了一個10kΩ的面板安裝電阻器(額定功率為25 W)和一個12V的電源(準確地說是13.81 V)。
圖2 分壓電路
A通道接在10kΩ、25W電阻之前,測量的是相對于地面的電源電壓。
B通道測量的是未知電阻“R”兩端的電壓(V2)。
根據我們對串聯電阻工作原理(10kΩ和R串聯)的了解,流經它們的電流相同,但是串聯會導致分壓。要記住的是,V1和V2的總和等于總的電源電壓。
通過數學通道,我們現在可以計算出未知電壓V1和未知電阻R。
圖3測試15Ω電阻
在圖3中,在連接到B通道測試線上的信號線和接地線之間放置了一個15Ω的電阻,使用PicoScope軟件準確地測量出了這個15Ω的電阻。因此證明了,我們可以測量出從電路上取下的組件的電阻值。
在圖4中,我們將15Ω電阻換成了2200Ω電阻,并使用數學通道準確測量出了電阻值。
圖4 測試2200Ω電阻
在圖5中,我們將2200Ω電阻換成了120Ω電阻。
圖5 測試120Ω電阻
在圖6中,將120Ω電阻換成了0.1Ω電阻。
圖6 測試0.1Ω電阻
上面幾個例子中,雖然我們使用的電阻器工作正常,但是當組件電阻(R)逐漸增大時會出現相互作用的情況(在使用這種類型的分壓電路時)。
我上面描述的方法能夠測量高達50kΩ左右的電阻元件,但是由于示波器與分壓電路并聯,因此在測量大電阻時,示波器的阻抗會影響測量精度。
測量0.1KΩ、10KΩ、100KΩ和1MΩ等已知電阻時,我們可以通過使用數學通道V2/V1來解決精度問題,然后創建一個自定義探針以反映電阻值。這樣肯定能夠測出準確的電阻值,但是測100KΩ和1MΩ的電阻時,精度會受到影響。
不過對于4225A和4425A示波器的用戶而言,不會存在這些問題。因為在使用PicoBNC+電阻測試線時,已經考慮到了所有電阻級別的計算,精度和縮放比例等等。
您可以用箱體外殼和一個帶有4mm香蕉插頭的10kΩ電阻器做一條電阻測試線,以簡化連接。如果這樣做的話,就需要根據流過分壓電路的電流來計算電阻,并且在電流流過的地方,必須考慮到電阻的額定功率大小。
電路閉合,R=0Ω時,電流大小為:13.81V/10000Ω=0.001381A(1mA)
功率=13.81V*0.001381A=0.01907161W(19mW)
或:功率=13.81*13.81/10000=0.01907161W(19mW)
使用額定功率為25W的繞線面板安裝電阻器也是很好的選擇,但是使用質量更輕、價格更便宜的電阻器性價比會更高,不過功率會相對較低。
同樣地,可以選擇使用小于10kΩ的電阻器。但是請記住,如果將電阻減半,電流會增加一倍!
例如使用5kΩ電阻器,電路閉合,R=0Ω,電流大小為:13.81V/5000Ω=0.002762A(2mA)
功率=13.81V*0.002762A=0.03814322W(38mW)
或:功率=13.81*13.81/5000=0.03814322W(38mW)
最后要注意的是,電阻R處斷路(電阻無窮大)會導致數學通道上的波形發生變化,因為會有一個小電流流過分壓電路!
如圖7所示,數學通道的量程已經修改,最大顯示為100kΩ。但理論上,當電阻R斷路時,電阻值應該是無窮大的。
圖7 電阻R斷路
希望以上信息可以幫助您在4425示波器上繪制出電阻的波形,但是我也希望能找到這種方法的不足和問題,然后結合新的電阻測試線和4x25A示波器改善不足的地方。
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