示波器和萬用表究竟有何不同？

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？

一、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。

圖1電容充放電源原理圖

圖2 電容充放電波形

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。

圖3萬用表實測

圖4 示波器實測

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。

圖5 上升/下降時間實測

二、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。

從圖3、圖4、圖6和圖7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。

圖6×1檔探頭測量

圖7 垂直檔位減小為500mV/div表1 測量誤差范圍對比

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。

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