测量仪器与工具

万用表 (Multimeter)

基本功能

电压测量 (V):
  直流 (DCV): 并联在被测点两端
  交流 (ACV): 并联，显示有效值 (真有效值表较贵)

电流测量 (A):
  必须串联! 表笔换到 A/mA 插孔
  测完记得换回 V 插孔 (否则下次测电压会短路!)

电阻测量 (Ω):
  断电测量! 不能在线测

通断测试 (蜂鸣档):
  R < ~50Ω 蜂鸣 → 快速检查连接/短路

使用注意事项

1. 测电流后必须将表笔插回 V/Ω 孔!
   忘记换回 → 下次测电压直接短路 → 烧保险/烧表

2. 测高压 (>30V) 时单手操作 (另一只放口袋)
   防止电流流过心脏

3. 高压大电容先放电再接触

4. 高阻抗数字表可能感应出"虚电压"
   浮空导线感应周围电场 → 显示数字但不代表真有电压

示波器 (Oscilloscope)

核心参数

带宽 (Bandwidth):
  决定能看到的最高频率
  经验: 带宽 ≥ 5× 被测信号频率 (看方波)
       带宽 ≥ 3× 被测信号频率 (看正弦波)

  例: 看 20MHz 方波 → 需要至少 100MHz 带宽
      (方波的 3rd/5th harmonic 才能正确显示)

采样率 (Sample Rate):
  决定时间分辨率
  经验: 采样率 ≥ 2.5× 带宽 (Nyquist 不够)
  例: 100MHz 带宽 → 至少 250MSa/s, 推荐 1GSa/s

存储深度:
  决定一次能捕获多长时间
  记录时长 = 存储深度 / 采样率
  1Mpts @ 1GSa/s = 1ms

探头

1x 探头: 信号直通 (1:1)
  带宽受限 (~20MHz), 输入电容大

10x 探头: 信号衰减 10 倍
  带宽高、输入电容小 → **默认用这个!**
  必须校准 (调整探头上的补偿电容)

测高压 (>40V) → 用差分探头或隔离探头
测电流 → 电流探头

基本操作

触发 (Trigger):
  决定波形何时开始显示
  常用: 上升沿触发、电平触发
  触发不稳 → 波形在屏幕上乱跑

耦合 (Coupling):
  DC: 显示信号全貌 (AC+DC)
  AC: 滤除 DC 分量，只看 AC
  测电源纹波必须用 AC 耦合!

单次捕获 (Single):
  捕获一次后停止，用于抓偶发事件/上电时序

探头接地环越小越好!
  大接地环 → 天线效应 → 引入高频噪声

常见测量场景

1. 电源纹波:
   AC 耦合、20MHz 带宽限制、短接地弹簧

2. 时钟/晶振:
   10x 探头、放在晶振引脚 (别放负载电容上)

3. 串行信号:
   解码功能: UART/I2C/SPI 自动解码

4. MOSFET 开关:
   差分探头测 Vgs+Vds 同时 → 看开关损耗

逻辑分析仪 (Logic Analyzer)

与示波器的区别:
  示波器: 看模拟波形 (电压随时间)
  逻辑分析仪: 看数字时序 (0/1 随时间)

优势: 通道多 (8/16/32 路)、协议解码、长时间记录
局限: 只看 0/1，看不到信号质量

廉价方案: Saleae clone (24MHz/8ch) $10
推荐: DSLogic Plus / Saleae Logic

典型使用

同时捕获 SPI (4线) + I2C (2线) + UART (2线)
→ 看各总线间的时序关系

触发条件: 特定协议数据包 / 特定电平序列

直流电源 (Bench Power Supply)

恒压 (CV): 电压固定，电流自动调节
恒流 (CC): 电流固定，电压自动调节

首次上电:
  1. 设电压 → 设电流限制 → 输出 OFF
  2. 接线 → 检查无短路
  3. 输出 ON → 观察电流是否正常

电流限制 = 穷人的保护神!
  先设低电流限制, 确认正常后再调高

信号发生器 (Function Generator)

常用波形: 正弦、方波、三角、锯齿、任意波形
用途:
  - 注入测试信号
  - 模拟传感器输出
  - 频率响应测试

注意: 输出阻抗通常 50Ω
  接高阻负载 → 输出电压是显示值的 2 倍!

焊接工具

烙铁

温度: 铅锡 300~330°C, 无铅 350~380°C
恒温焊台 (T12/C245) >> 普通烙铁

烙铁头保养: 保持挂锡, 用铜丝球清洁
          不要用砂纸打磨!

焊锡

有铅 (63/37 SnPb): 183°C 熔点, 好焊但有毒
无铅 (SAC305): 217°C 熔点, 环保但难焊

助焊剂: 松香或免洗助焊剂 (额外的助焊剂有大帮助)

焊接技巧

1. 先上锡 → 预热焊盘 → 加锡 → 移锡 → 移烙铁
   整个过程 1-3 秒

2. 加热焊盘和引脚，不是加热焊锡

3. QFP/QFN 封装:
   拖焊法: 多加助焊剂, 刀头烙铁拖动
   热风枪: BGA/QFN 必用

4. 焊完检查: 放大镜看每个引脚、万用表测短路

ESD 防护

腕带: 必须接地! (通过 1MΩ 电阻)
桌面: 防静电桌垫
存储: IC 放在防静电袋/导电海绵

MOSFET/CMOS IC 对静电极度敏感!
(你可能感觉不到的静电足以击穿栅极氧化层)

黄金法则:
- 焊接前先碰一下接地物
- 拿 IC 只碰两端 (不要碰引脚)
- 干燥天气尤其小心

关键词: 万用表, 示波器, 探头, 触发, 逻辑分析仪, 焊接, ESD, 直流电源