示波器和萬用表有什么區別？

示波器和萬用表都是電子工程師日常開發、調試必不可少的設備。萬用表主要用于測試某一時間點的電壓/電流值等,示波器則是用以繪制電壓/電流隨時間變化的波形。那您知道兩者實際該如何正確應用嗎?

實測選擇

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直流電源給系統供電,當S1閉合時,電容處于充電狀態;當S1斷開時,電容處于放電狀態。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間,Tb為電容放電完成所需的時間。

測試過程中使用到致遠電子的萬用表(DMM6000)和示波器(ZDS4054 Plus)。其中根據官方提供的指標可得,萬用表(DMM6000)的精度為0．0035 % 讀數+ 0．0007%量程,示波器(ZDS4054 Plus)的精度為滿量程的2%。

若需要獲得一個更為精確的電壓值,應選擇萬用表。

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(因為接入的是直流電源,所以電壓峰峰值=電壓有效值)。萬用表(DMM6000)的精度為0．0035 % 讀數+ 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。

若需要觀察電壓隨時間變化的波形或測量充電/放電完成所需時間,應選擇示波器。從時間維度來看,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或者【Measure】功能測得電容充電/放電完成所需時間。如圖5所示,通過自動測量得到上升時間(即電容充電完成所需時間)為9．4307s,下降時間(即電容放電完成所需時間)為9．6295s。

假設使用萬用表來測量,只能通過人工按間隔時間測量變化的電壓值并記錄,最終手動繪制波形圖。從示波器測量的上升時間來看,時長非常短。盡管人工每秒記錄一個數據,上升時間最多只能記錄到9個數據,而通過這9個數據還原的電壓變化情況是沒有參考意義的。與萬用表相比,示波器當前采樣率為2MSa/s(每秒鐘可采集2000 000個采樣點),這不僅還原度更高,還更為便捷,可以節省大量的時間和人力。

如何提高示波器精度

若是測單點電壓值,萬用表的精度確實是優于示波器的。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,萬用表的測量結果都在示波器測量允許的誤差范圍內。但明顯可以看出,陰影面積是②>③>④。因此在本次實例中,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。

總結

當前萬用表能夠實現的測量,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,還支持FFT、協議解碼、電源分析、環路分析等功能。所謂術業有專攻,萬用表的精度比示波器高且體積小、更方便攜帶。因此,需根據實際需求,合理選擇測量設備。