示波器和萬用表究竟有何不同？

agitek2008

示波器和萬用表都是電子工程師日常開發(fā)、調(diào)試必不可少的設(shè)備。萬用表主要用于測試某一時(shí)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(shí)間變化的波形。那您知道兩者實(shí)際該如何正確應(yīng)用嗎？

一、實(shí)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(shí)，電容處于充電狀態(tài)；當(dāng)S1斷開時(shí)，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(shí)間，Tb為電容放電完成所需的時(shí)間。

圖1電容充放電源原理圖

圖2 電容充放電波形

若需要獲得一個(gè)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一籌的。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(shí)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?yàn)榻尤氲氖侵绷麟娫矗�所以電壓峰峰�?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(shí)測

圖4 示波器實(shí)測

若需要觀察電壓隨時(shí)間變化的波形或測量充電/放電完成所需時(shí)間，應(yīng)選擇示波器。

從時(shí)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(shí)間。如圖5所示，通過自動(dòng)測量得到上升時(shí)間（即電容充電完成所需時(shí)間）為9.4307s，下降時(shí)間（即電容放電完成所需時(shí)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(shí)間測量變化的電壓值并記錄，最終手動(dòng)繪制波形圖。從示波器測量的上升時(shí)間來看，時(shí)長非常短。盡管人工每秒記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，上升時(shí)間最多只能記錄到9個(gè)數(shù)據(jù)，而通過這9個(gè)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(gè)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(shí)間和人力。

圖5 上升/下降時(shí)間實(shí)測

二、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(shí)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(gè)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(shí)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(xiàng)，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(shí)際需求，合理選擇測量設(shè)備。

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