如何使用示波器測量電感或電容的值

電阻器、電感器和電容器是幾乎所有電子電路中最常用的無源元件。在這三個中，電阻器和電容器的值通常在其頂部標記為電阻器顏色代碼或數字標記。也可以使用普通萬用表測量電阻和電容。但是大多數電感，尤其是鐵氧體芯和空芯電感，由于某種原因似乎沒有任何標記。當您必須為電路設計選擇正確的電感器值或從舊電子 PCB 中搶救一個并想知道它的值時，這變得非常煩人。

解決這個問題的直接方法是使用 LCR 表，它可以測量電感、電容或電阻的值并直接顯示。但并不是每個人都有手邊的 LCR 表，所以這篇文章讓我們學習如何使用示波器，通過簡單的電路和簡單的計算來測量電感或電容的值。

所需材料

示波器

來自 Arduino 或其他 MCU 的信號發(fā)生器或簡單的 PWM 信號

二極管

已知電容（0.1uf、0.01uf、1uf）

電阻器（560 歐姆）

計算器

要測量未知電感器或電容器的值，我們需要構建一個稱為槽路的簡單電路。該電路也可以稱為LC 電路或諧振電路或調諧電路。儲能電路是一種電路，其中我們將有一個相互并聯(lián)的電感器和電容器，當電路通電時，其兩端的電壓和電流將以稱為諧振頻率的頻率諧振。在我們繼續(xù)之前，讓我們了解這是如何發(fā)生的。

坦克電路如何工作？

如前所述，典型的儲能電路僅由并聯(lián)的電感器和電容器組成。電容器是一種僅由兩個平行板組成的裝置，能夠在電場中存儲能量，而電感器是纏繞在磁性材料上的線圈，該磁性材料也能夠在磁場中存儲能量。

當電路通電時，電容器被充電，然后當電源被移除時，電容器將其能量釋放到電感器中。當電容器將其能量排放到電感器中時，電感器會被充電，并會使用其能量將電流以相反的極性推回電容器，從而使電容器再次充電。請記住，電感器和電容器在充電和放電時會改變極性。這樣，電壓和電流就會來回擺動，從而產生共振，如上圖所示。

但這不可能永遠發(fā)生，因為每次電容器或電感器充電和放電時，都會由于導線的電阻或磁能而損失一些能量（電壓），并且諧振頻率的幅度會慢慢消失，如下所示波形。

一旦我們在示波器上得到這個信號，我們就可以測量這個信號的頻率，它只不過是諧振頻率，然后我們可以使用下面的公式來計算電感或電容的值。

FR = 1 // 2π √LC

在上面的公式中 F R是諧振頻率，然后如果我們知道電容的值我們可以計算電感的值，同樣我們知道電感的值我們可以計算電容的值。

測量電感和電容的設置

足夠的理論，現(xiàn)在讓我們在面包板上構建電路。在這里，我有一個電感器，我應該通過使用已知的電感器值來找出它的值。我在這里使用的電路設置如下所示

電容 C1 和電感 L1 構成儲能電路，二極管 D1 用于防止電流返回 PWM 信號源，電阻 560 歐姆用于限制通過電路的電流。在這里，我使用我的Arduino 生成了可變頻率的 PWM 波形，如果你有一個函數發(fā)生器，你可以使用函數發(fā)生器，或者只是使用任何 PWM 信號。示波器連接在儲能電路上。電路完成后，我的硬件設置如下所示。你也可以在這里看到我不知道的 Torrid core 電感器

現(xiàn)在使用 PWM 信號為電路加電并觀察示波器上的諧振信號。如果您沒有獲得清晰的諧振頻率信號，您可以嘗試更改電容的值，通常 0.1uF 電容應該適用于大多數電感，但您也可以嘗試使用較低的值，例如 0.01uF。一旦你得到共振頻率，它應該看起來像這樣。

如何用示波器測量共振頻率？

對于某些人來說，曲線會如此顯示，對于其他人來說，您可能需要稍微調整一下。確保示波器探頭設置為 10x，因為我們需要去耦電容。還將時分設置為 20us 或更小，然后將幅度減小到 1V 以下?，F(xiàn)在嘗試增加 PWM 信號的頻率，如果您沒有波形發(fā)生器，請嘗試降低電容器的值，直到您注意到諧振頻率。獲得共振頻率后，將示波器置于單序列中。模式以獲得清晰的波形，如上圖所示。

得到信號后，我們要測量這個信號的頻率。正如您所看到的，信號的幅度隨著時間的增加而消失，因此我們可以選擇信號的任何一個完整周期。某些示波器可能有測量模式來做同樣的事情，但在這里我將向您展示如何使用光標。如下圖所示，將第一條光標線放在正弦波的起點，將第二條光標放在正弦波的終點，以測量頻率的周期。在我的情況下，時間段如下圖所示。我的示波器也顯示頻率，但出于學習目的，只需考慮時間段，如果您的示波器未顯示時間段，您也可以使用圖表線和時分值來查找時間段。

因此，未知電感的值計算為220uH，同樣您也可以使用已知電感計算電容的值。我還嘗試了其他一些已知的電感值，它們似乎工作得很好。您還可以在下面的視頻中找到完整的工作。