“自动量程”到底有什么用？

工程师们在使用测试设备时都喜欢使用看似合适的量程来进行测试，如“使用300V量程测量260V电压”，但有时却出现测量不准确的情况，使用自动量程就能解决问题，到底是什么原因呢？

在正式讲之前，我们来看一看什么是电压、电流的测试量程。我们以PA8000功率分析仪、5A板卡为例，其对应的电压、电流量程如下：

电压：1.5V、3V、6V、10V、15V、30V、60V、100V、150V、300V、600V、1000V、1500V；

电流：10mA、20mA、50mA、100mA、200mA、500mA、1A、2A、5A。

上面我们所看到的量程，指的都是有效值，如1000V量程档，指的是该量程下可以测试有效值1000V以内的电压信号。那么是否当有效值小于1000V就一定测的准，抑或当有效值大于1000V，是否一定就测不准呢？其实答案都是否定的。为了说明原因，下面来看一个参数——峰值因数。

量程不合适时，仪器界面超量程指示灯变红

峰值因数

峰值因数通常用CF表示，是CREST FACTOR的缩写 ，CF是指周期波形的峰值与有效值之比。正弦波的峰值因数是。振幅对称方波或直流信号的波峰因数为1。其它更复杂的波形则具有较高的波峰因数。下面我们来看几个常见波形的峰值因数。

正弦波

峰值为1的正弦波的有效值为 ，因此，正弦波的峰值因数为 ，PA功率分析仪对正弦波峰值因数测量结果如下图所示，因信号不是标准正弦波，所以峰值因数约等于 。

三角波峰值因数

有效值就是方均根值，根据有效值定义，不难算出，峰值为1的锯齿波的有效值为 ，因此，三角波的峰值因数为，PA功率分析仪对三角波峰值因数测量结果如下图所示，峰值因数约等于 。

方波峰值因数

对于正负峰值相等的方波，任何时候的绝对值为固定值，且数值上等于峰值，因此，其峰值因数等于1。由于峰值大于等于有效值，因此，方波的峰值因数最小，换言之，所有波形的峰值因数都大于等于1，PA功率分析仪对方波峰值因数测量结果如下图所示，峰值因数约等于1。

变频器的峰值因数

按照变频器的定义，其峰值因数通常不等于正弦波的峰值因数，以变频器输出的PWM波为例，其峰值取决于直流侧的直流电压，有效值由调制比决定，调制比越低，有效值越低，峰值因数越大。对于相同有效值的变频电压，峰值因数越高，测量所选用的量程就需要越大。如下图所示，PA功率分析仪测试截图，变频器输出电压峰值因数3.5。

通过峰值因数的概念，我们知道，即便有效值一样，不同波形，峰值因数不同，其最大峰值也必然不同。而仪器的测量量程一般都跟信号的有效值和峰值都有关，例如PA功率分析仪的量程测量范围如下，当电压、电流的测量值超过额定量程的110%或者峰值超过额定量程的330%则量程必须升档，当电压电流的测量值低于额定量程的30%并且峰值低于下档量程的300%时，量程降档。所以测量信号必须考虑其峰值，如果峰值很大，即便有效值小，也必须增大量程才能保证测试准确。很多人使用时不注意，用手动量程时以为量程合适，其实信号已经超量程，所以当你发现仪器自动量程能测试准确，而手动量程测试不准确的时候，并不是仪器的问题，可以看一看CF值，是否已经超标。