1.3 电子电路参数的测试方法

1.3.1 电压的测量

电压的测量方法主要有电压表测量法和示波器测量法两种。

1．电压表测量法

（1）直读法。将电压表并于被测电路两端直接读数的方法称为电压表的直读法。这种方法简便直观，是电压测量的最基本方法，如图1-15所示。

用电压表测量电路电压时，通常要考虑被测电路的频率、幅值的大小和被测电路的内阻等参数，如果电压表选择不恰当，则会对测量数值有很大的影响。一般以电压表的使用频率范围、测量电压范围和输入阻抗的高低作为选择电压表的依据。

选用电压表的基本要求如下所述。

①输入阻抗高。在测量电压时，电压表并联在被测电路两端，故对被测电路有影响。被测电路的阻抗与电压表的输入阻抗可以比拟时，就会造成较大的测量误差。为了减小测量仪表对被测电路的影响，要求电压表的输入阻抗尽可能高些。一般指针万用表的输入电阻较小。数字万用表的输入阻抗高，可达10MΩ以上。

②测量交流电压时，电压表要有一定的使用频率范围，这个频率范围应与所测电压的频率相适应。一般交流电表，如万用表的交流挡只适宜于测几十赫兹到几千赫兹的交流电压，毫伏表能测1Hz～2MHz的交流电压。

③有较高的精度。指针式仪表的精度按满度相对误差分为0.05、0.1、0.2、0.5、1.5、2.5、5.0等几个等级。如2.5级精度的满度相对误差为±2.5%。在电压测量中，直流电压的测量精度一般比交流电压的测量精度高。通常在较高精度的电压测量中，采用数字式电压表。一般直流数字式电压表的测量精度在10−4～10−8数量级，交流数字式电压表的测量精度在10−2～10−4数量级。

（2）补偿法测电压。用这种方法测量电压时，可以消除电压表内阻对测量结果的影响。测量线路如图1-16所示。图中R两端的电压UR是待测的。电压表V的内阻不够高时，会给电压的测量带来误差。若按图1-16接入内阻很低的稳压电源UW，尽管电压表的内阻不够高，用它来测量稳压电源的输出电压UW是不会有问题的。

为了确定R两端的电压，先调UW使之与UR接近，然后在a、b间接入灵敏度高的电压表V。调UW使V的指示为零，这时UR=Uw，电压表V的读数就是UR的值。

以上分析可见，当电压表V的指示为零时，测量电路不从被测电路中吸取电流，所以对被测电路无影响。

（3）微差法测电压。用这种方法可以测出加在大电压上的微小变化电压。例如，某稳压电源的输出电压为U，由于负载变化或电网电压波动，其输出电压变为U+ΔU，通常ΔU是很小的。

若直接将电压表接于稳压电源输出端进行测量，由于电压表的量程大于U，故变化量ΔU只能使得电压表指针产生极小的偏转，令人难以察觉。

采用微差法容易测量ΔU，其测量线路如图1-17所示。若图中被测电路的输出电压原来为U，现外接另一辅助稳压电源，将其输出电压也调为U，两个电压互相抵消，使电压表V的读数为零。若被测电路的电压由于某种原因发生变化，变为U+ΔU，那么在测量回路中，作用在电压表V上的电压就是ΔU。用这种方法测量电压的微小变化时，电压表的量程不必太大，与电压变化量+ΔU相一致即可。这种测量方法不仅易于读出变化量，而且测量误差也大为减小。

在测量过程中，被测电路和辅助稳压电源任何一方的输出电压都应可靠地作用在电路中，否则，失去任何一方的电压，都将使加到电压表V上的电压远远超过电压表的量程，从而损坏电压表。

2．数字示波器测量法

示波器可以测量各种波形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度。更有用的是，它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，如上冲量或顶部下降量等。这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。

示波器分为模拟示波器和数字示波器两大类。模拟示波器由于价格、带宽等因素的限制，以后会逐渐退至后台；数字示波器由于其分辨率高、反应速度快和较低的价格渐渐得到了用户的青睐。

数字示波器可以直接读出电压的测量值，而双踪模拟示波器的电压测量方法比数字示波器复杂，需要经过换算得到测量的电压数值。

1.3.2 电流的测量

电流的测量也可以分为两大类：直接测量法和示波器测量法。

1．直接测量法

直接测量是指测量电流时，需要将电流表串接在被测电路中直接读出读数。为了减小对被测电路工作状态的影响，要求电流表的内阻越小越好，否则将产生较大的测量误差，达不到预想的要求。

电流分为直流电流和交流电流两大类。直流电流的测量通常都采用万用表的电流挡位来测量，测量的时候注意选择合适的量程。

交流电流的测量通常采用电磁系电流表来测量。由于交流电流的分流与各支路的阻抗有关，而且阻抗分流很难做得精确，所以通常使用电流互感器来扩大交流电流表的量程。钳形电流表就是用互感器扩大电流表量程的实例。钳形电流表使用非常方便，但准确度不高。

提问：电流表的内阻很大还是很小？如果与被测电流并联，可能会发生什么事情？

2．示波器测量法

示波器不能直接测出电流的大小，需要经过取样电阻将待测电流转换为电压来测量。在被测电流支路中串入一个小电阻（电流取样电阻），被测电流在该电阻上产生电压，用示波器测量这个电压，如图1-18所示，示波器上便得到电流的波形。

注意

串联电阻R的值要选择恰当，应足够小，当它串入被测电路中时，应对被测电路无影响；同时R的值也不能过小，否则因被测电流在其上产生的电压太小会使示波器的光点偏转太小，影响用示波器测量电流的准确度。