电子学/诊断设备
一位维基教科书用户建议将本书或章节与电子学/测量仪器合并。 请在讨论页面上讨论是否应该进行合并。 |
有各种各样的设备用于测试和诊断电子设备。本章将尝试解释电子技术人员和工程师使用的不同类型设备之间的差异。
电流表测量电流。电子学中电流通常以毫安 (mA) 为单位测量,即毫安,为安培的 1/1000。
。电流表的端子必须串联在要测量的电流中。电流表具有较小的电阻(通常为 50 欧姆),因此它们对电流的影响很小。
基本上,电流表由一个可以在磁铁内部旋转的线圈组成,但弹簧试图将线圈推回零点。流经线圈的电流越大,旋转角度越大,电流产生的扭矩(= 旋转力)被弹簧的回转扭矩抵消。
。通常,电流表与各种切换电阻并联,可以扩展可测量电流的范围。例如,假设基本电流表是“每伏 1000 欧姆”,这意味着要使指针达到满刻度,需要 1 mA 的电流(1 伏除以 1000 欧姆等于 1 mA - 见“欧姆定律”)。
。要使用该电流表读取 10 mA 满刻度,它并联另一个电阻,这样当流过 10 mA 时,9 mA 会流过旁路,只有 1 mA 会流过仪表。类似地,为了将电流表的量程扩展到 100 mA,旁路将承载 99 mA,而仪表仅承载 1 mA。
欧姆表测量电阻。欧姆表的两个端子分别放置在要测量的电阻的两个端子上。此电阻应与其他影响隔离开来。(如果电阻在电路中,则应将其从电路中取出。)
欧姆表基本上是连接到内部电池的电流表,串联一个合适的电阻。假设基本电流表是“每伏 1000 欧姆”,这意味着 1 mA 的电流足以使指针达到满刻度。当连接到其端子的外部电阻为零时(首先将引线连接在一起进行校准),则与电流表串联的内部可变电阻将被调整,以使 1 mA 的电流流过;这将取决于电池的电压,随着电池电量耗尽,该设置将发生变化。满刻度点标记为零电阻。如果然后连接到端子的外部电阻导致只有半电流流过(在本例中为 0.5 mA),则外部电阻将等于内部电阻,并且刻度将相应地标记。当没有电流流过时,刻度将显示无穷大电阻。欧姆表的刻度不是线性的。欧姆表通常用于检查电路板上的短路和开路。
电压表测量电压。电压表的端子必须并联在要测量的电压中。电压表具有很大的电阻(通常为 1 兆欧),因此它们对电压的影响很小。
万用表是一种组合设备,(通常)能够测量电流、电阻或电压。大多数现代型号可以测量这三项,并包括其他功能,例如二极管测试仪,可用于测量电路中的连续性(如果存在短路,则会发出响亮的“哔”声)。
示波器,通常被技术人员称为“示波器”,用于在屏幕上显示电压波形,通常以时间为函数绘制电压。
频谱分析仪显示电压(或功率)密度随无线电频率频谱上频率的变化而变化。频谱分析仪可以使用模拟频率扫描原理(像无线电接收机始终改变频率并测量接收幅度)或数字采样和 FFT(快速傅里叶变换)。
逻辑分析仪实际上是一种专门的示波器。分析仪和示波器之间的关键区别在于分析仪只能显示数字(开/关)波形,而示波器可以显示任何电压(取决于连接的探头类型)。另一个区别是逻辑分析仪往往比示波器具有更多的信号输入 - 通常为 32 或 64,而大多数示波器提供的只有两个通道。逻辑分析仪对于调试复杂的逻辑电路非常有用,其中一个信号的状态可能会受到许多其他信号的影响。
频率计数器是一种相对简单的仪器,用于测量以赫兹 (Hz) 为单位的信号频率(每秒周期数)。大多数计数器的工作原理是计算在给定时间段内(通常为 1 秒)发生的信号周期数。此计数即为信号以赫兹为单位的频率,显示在计数器的显示屏上。
具有极高输入电阻的电压表,能够测量电荷,而对该电荷的影响最小。在核能学、物理学和生物医学领域普遍使用。能够根据 Q=CV 直接验证以库仑为单位测量的电荷。此外,静电计通常可以测量 femtoampere 范围内的电流,即 .000000000000001 安培。