示波器测定电流和电压特性

示波器测定电流和电压特性
研发问题
通过分析电流和电压特性，可以快速识别出现故障的器件。

为此，可使用操作方便的器件测试仪功能。

它可快速测试电容、电阻、晶体管、半导体闸流管、电感、稳压二极管、其他二极管及包含此类元器件的电路，如整流器等。

但是，器件测试仪功能在某些情况下并不可用。

测试与测量解决方案
R&S®RTC1000示波器内置器件测试仪。

它包括一个信号发生器，可为被测设备施加一个自定义幅度(最大9V)和有限电流(最大10mA)的50Hz或200 Hz正弦波信号。

在此模式下，示波器使用模数转换器对受到器件影响的信号进行数字化处理，并将其以电流与电压对比的形式进行显示。

工作原理
以线性无源器件为例，简单说明其工作原理。

图1显示了连接至器件测试仪的2.1kΩ电阻器的I/V特性曲线。

该器件的线性特性清晰可见。

电流随电压上升而呈线性增长。

例如，电压为4V时，电流约为2mA。

根据欧姆定律，电阻值约为2kΩ。

可以使用第二个电阻来检查真实电阻的电流和电压之间的线性关系。

图2显示了另一个连接至器件测试仪的器件的I/V特性曲线。

该曲线的斜率更大，表明与2.1kΩ的电阻器相比，电压相同时此器件中流经的电流更大。

根据欧姆定律，第二个器件的电阻更低。

电压为0.9V时，电流约为8mA。

电阻值约为110Ω。

R&S®RTC1000示波器的器件测试仪还可以显示电容器等非线性无源器件的特性。

图3显示了连接至测试仪的0.1μF电容器，并以50Hz信号进行初始激励。

可以通过所生成的椭圆型曲线轻松确定非线性特性。

可以将激励频率更改为200Hz，简单说明I/V特性的频率相关性。

可以通过以下公式计算电容器电抗：
这表示当电容恒定时，电抗会随着频率上升而下降。

图4曲线表示使用200Hz 信号激励0.1μF电容器的结果。

该椭圆形曲线明显更小，与用于计算电容器电抗的公式相对应。

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器件测试仪还可以显示二极管等有源器件的准静态特性。

在静态条件下，电压约为0.4V时，硅二极管开始向前传导电流。

图5显示了此典型特性。

电压约为0.5V时，电流出现快速上升。

R&S®RTC1000的器件测试仪还可以轻松显示和分析稳压二极管等复杂器件的电流和电压特性(请参见图6)。