直流电流测量技巧与方法

1.数字式万用表测量直流电流

数字式万用表直流电流挡的基础是数字电压表,它通过电流-电压转换电路,使被测电流流过标准电阻而将电流转换成电压来进行测量。如图4.2.1所示,由于运算放大器的输入阻抗很高,可以认为被测电流ix全部流经标准采样电阻RN,这样RN上的电压与被测电流Ix成正比,经放大器放大后输出电压uo(uo=(1+R3/R2)RN Ix)就可以作为数字式电压表的输入电压来进行测量。

数字式万用表的直流电流挡的量程切换通过切换不同的取样电阻RN来实现。量程越小,取样电阻越大,因此数字万用表直流电流挡量程越大内阻越小。当数字式万用表串联在被测电路中测量直流电流时,内阻会对被测电路的工作状态产生一定的影响,在使用时应注意。使用数字万用表测直流电流的步骤如下:

(1)通过按钮或旋钮将数字万用表选择至直流电流测量挡,不同型号的数字万用表的直流电流挡有的用“DCI”表示,有的用符号表示。

(2)将黑表笔插入“COM”输入端,红表笔插入电流测量输入端——一般数字万用表有两个电流输入端:一个是大电流输入端,标以“A”或“10A”“20A”字样;另一个是小电流输入端,标有“m A”或者“μAm A”字样。根据被测电流的大小选择,将红表笔插入正确的输入端。

(3)通过红、黑两支表笔将万用表串联到被测支路中,被测电流值将显示在显示屏上,如果显示为正值,说明电流从红表笔流入黑表笔流出;如果显示为负值,则电流从黑表笔流入红表笔流出。

(4)如果处于手动量程调节模式,当被测电流超出量程时会显示“OL”表示溢出,应改用较大量程进行测量。目前一些型号的数字万用表具有自动量程调节功能,在测量时可以自动切换到适当的量程,简化了操作。

(5)读出测量结果,数字式仪表显示的测量结果位数较多,有时最后一两位数字不能稳定,读数时可以按照实际测量情况进行取舍。

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图4.2.1　电流-电压转换电路

图4.2.2　间接测量法测晶体管放大器直流工作点

2.直流电压表间接测量直流电流

使用电流表测量电流时,需要断开电路连接将电流表串联到被测支路,这在操作上比较麻烦,有时甚至是不可能做到的。因此,实际测量中常常利用被测支路的已知电阻R,用直流电压表测量该电阻上的直流电压UR,然后利用欧姆定律,计算出该支路的直流电流,这就是直流电流的间接测量法。在这个测量过程中,电阻上的直流电压为直接测量量,支路上的直流电流I为间接测量量,电阻R被称为取样电阻。当只有电压表而无电流表可用,被测支路又无现成的取样电阻时,可以在被测支路中串接一个取样电阻,再利用以上间接测量法测量该支路的电流值。取样电阻的取值应以对原电路的影响尽量小为原则,一般取1～10Ω。

在测量晶体管放大电路的静态工作电流ICQ或IEQ时,就经常用间接测量法,如图4.2.2所示。直流电压表测出电阻RE上的直流电压UE,然后利用欧姆定律,用UE除以电阻RE,得到直流电流IEQ的值,也近似为集电极工作电流ICQ的值。

3.并联法测量恒流源电流

当被测电流是一个恒流源,而电流表的内阻又远小于被测电路中某一串联电阻时,电流表可以并接在这个电阻上测量电流,此时电路中的电流绝大都分流过电阻小的电流表,而恒流源的电流是不会因外接电阻的减小而改变的。

进行这种非常规测量时,应概念明确、分析正确、思想集中,否则会造成电路或电流表的损坏。