在電子測試與測量領(lǐng)域，示波器是一種極為常見的工具，主要用于測量電壓信號。然而，在實際工作中，工程師們有時也需要測量電流信號。那么，普通數(shù)字示波器是否可以通過配備電流探頭來實現(xiàn)這一功能呢？答案是肯定的。普通數(shù)字示波器可以通過配備合適的電流探頭來測量電流信號。

示波器本身并不具備直接測量電流的功能，需要借助電流探頭將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再傳輸至示波器進行顯示和分析。電流探頭依據(jù)法拉第原理設(shè)計，本質(zhì)上是匝數(shù)為1的變壓器。當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時，會在其周圍產(chǎn)生電磁通量場，電流探頭可傳感該磁通量場的場強，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓，以供示波器測量，進而讓使用者能夠查看和分析電流波形。

電流探頭主要分為AC電流探頭和AC/DC電流探頭兩類。AC電流探頭一般為無源探頭，成本相對較低，但其僅能測量交流電流，無法處理直流分量。常見的無源AC探頭如電流環(huán)，前端帶有磁環(huán)，磁環(huán)上繞有線圈。使用時將磁環(huán)套在被測供電線上，電線中電流產(chǎn)生的磁場被磁環(huán)收集，磁通量與電線上的電流成正比，使得磁環(huán)上線圈產(chǎn)生相應(yīng)比例的電流，經(jīng)后級匹配電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)比例的電壓。實芯AC無源探頭響應(yīng)速度快，高頻帶寬可達ns級別甚至更高，但被測電流一般較小，通常在100A以下，且測量時需斷開被測導(dǎo)線，穿過轉(zhuǎn)換器后重新連接導(dǎo)線才能進行測量。

AC/DC電流探頭通常是有源探頭，這類探頭可同時測量直流和交流電流。其在設(shè)計中增加了霍爾效應(yīng)設(shè)備來檢測直流，帶寬從DC開始，擴展到規(guī)定頻率上限的3dB點。該類探頭至少需要一個電源為霍爾效應(yīng)設(shè)備供電，有的還可能需要電流探頭放大器，用于組合和調(diào)節(jié)AC和DC電平，以在示波器上輸出單一波形。

在為普通數(shù)字示波器選擇電流探頭時，有諸多因素需要考量。首先是測量需求，要明確是僅需測量交流電流，還是需要同時測量直流和交流電流，從而確定選擇AC電流探頭還是AC/DC電流探頭。例如，若要測量開關(guān)電源中的電流，其中既包含交流成分，也可能存在直流成分，此時就需要AC/DC電流探頭。

其次是帶寬要求。為確保測量精度，所選電流探頭的帶寬應(yīng)至少是被測電流信號頻率的5倍。比如，一個100MHz帶寬的探頭在測量100MHz信號時，誤差可能高達30%。所以，若要準確測量高頻電流信號，就必須選擇帶寬足夠的探頭。同時，不僅要關(guān)注探頭本身的帶寬，還需考慮示波器的帶寬。若探頭帶寬足夠，但示波器帶寬不足，同樣會影響測量結(jié)果的完整性。例如，若示波器帶寬為200MHz，而選擇了帶寬為1GHz的電流探頭，對于頻率高于200MHz的信號，示波器也無法完整呈現(xiàn)其真實波形。

再者是電流范圍。必須確保被測電流大小在探頭的測量能力范圍內(nèi)。不同的電流探頭具有不同的標稱電流和量程，使用時不能長時間測量超過標稱電流的信號。例如，某電流探頭標稱電流為50A，若將其用于測量長時間超過50A的電流，可能會損壞探頭，且無法保證測量精度。

此外，分辨率、工作溫濕度、最大導(dǎo)體尺寸、安培秒乘積、輸出連接器等參數(shù)也不容忽視。分辨率決定了探頭能夠測量的最小電流；工作溫濕度限制了探頭的使用環(huán)境；最大導(dǎo)體尺寸規(guī)定了所能測量導(dǎo)線的直徑最大值；安培秒乘積定義了電流探頭線性操作的最大極限；輸出連接器則需與示波器輸入通道匹配，常見的電流探頭輸出接口一般是BNC接口，但也有其他類型。

在使用電流探頭與普通數(shù)字示波器進行測量時，還需注意一些操作要點。連接時，需將電流探頭正確連接到示波器的輸入端子。例如，使用RP1001C電流探頭時，要先將示波器的耦合方式設(shè)置為直流，通過雙端BNC同軸線纜將探頭的BNC連接器與示波器輸入端相連。測量直流信號時，要固定好電流探頭的位置，否則位置改變可能引起直流漂移，影響測量準確性；而測量交流信號時，探頭位置可以適當(dāng)移動。

若要增加某些電流探頭（如RP1001C）的測量靈敏度，可增加測量線纜與測試夾纏繞的圈數(shù)，其靈敏度為當(dāng)前檔位與纏繞圈數(shù)的乘積。例如，當(dāng)前檔位為10mV/A，纏繞4圈后，靈敏度變?yōu)?0mV/A。

普通數(shù)字示波器可以配備電流探頭來測量電流信號。通過了解電流探頭的類型、工作原理，綜合考慮測量需求、帶寬、電流范圍等因素選擇合適的電流探頭，并掌握正確的使用方法，工程師們就能利用普通數(shù)字示波器實現(xiàn)對電流信號的準確測量，為電子設(shè)計、故障排除、性能測試等工作提供有力支持。

審核編輯 黃宇