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文章詳情
100個關于示波器使用的知識點（五）
日期：2024-10-19 08:15
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摘要：71． 開關電源輸出電壓的紋波是一個重要的指標，如何正確使用示波器來測量這個指標？
答：紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機性成分的雜波信號，英文稱為 PARD(Periodic And Random Deviation)。它的定義是雜波的峰峰值。測量紋波要注意的事項：示波器探頭地線會帶來很大紋波，應該拔掉地線直接使用探頭內地線進行測量。當然，*好的測量方法是使用 50 歐姆終端電阻，用 BNC 電纜直接聯(lián)結到示波器，這里應該注意該 50 歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。相關的標準要求，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關紋波，高...
71． 開關電源輸出電壓的紋波是一個重要的指標，如何正確使用示波器來測量這個指標？
答：紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機性成分的雜波信號，英文稱為 PARD(Periodic And Random Deviation)。它的定義是雜波的峰峰值。測量紋波要注意的事項：示波器探頭地線會帶來很大紋波，應該拔掉地線直接使用探頭內地線進行測量。當然，*好的測量方法是使用 50 歐姆終端電阻，用 BNC 電纜直接聯(lián)結到示波器，這里應該注意該 50 歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。相關的標準要求，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關紋波，高頻噪聲等。再比如，測量頻率是否要限制在 20MHz 以下。
72． 測紋波時有很大一部分是５０赫茲的周期性尖脈沖，負載電流越大，脈沖幅度越大，有哪些具體的解決辦法？
答：在泰克功率測量系統(tǒng)中，當進行紋波測量時，我們可以選擇工頻紋波測試或開關紋波測試，這樣就可自動濾掉不相關頻率的紋波，比如：選擇測試 200KHz 的紋波，那么示波器將會自動對其他頻率成分進行濾波。
73． 測量紋波時怎樣去除在紋波上的噪聲，比如工頻噪聲？
答：紋波上的噪聲可通過 TDS5000 示波器在捕獲模式中的高分辯率捕獲模式就可以去除這些隨機的
噪聲。紋波分兩種一種是工頻的，100HZ，一種是開關紋波。TEK 推出的 TDSPWR2 就能把這兩種紋波分
離后分別測量得出結果。
74． 精 確測試開關電源的紋波與噪音時，是否要在專門的實驗室里才可以？
答：當然如果有專門的實驗室進行紋波測量是*理想的。在不具備這個條件的時候應當注意的問題
有：
① 示波器應該有良好的接地；
② 如果測量標準有帶寬限制的要求，應該打開 TDS430A 中的 20MHz 帶寬限制；
③ 使用示波器的交流耦合；
④ 使用 BNC 電纜，并用 TDS430A 的 50 歐姆輸入阻抗檔進行測量（這時可能需要 50 歐姆的大功
率負載，BNC 適配器或者制作測試夾具）為提高測量精度，不應該使用示波器的探頭，示波器探頭的地線
會引入比較大的噪聲。
75． 如何使用示波器測量一些低紋波電源的輸出紋波值？比如測量 1.8V 的輸出紋波，一般都標稱輸出紋波小于 20mV，如何用示波器來驗證？而普通示波器即使直接探頭接探頭地夾的噪聲就有二三十毫伏了。
答：這個的問題很有代表性。要用到高共模抑制比的電壓差分探頭，它能工作在高噪聲環(huán)境中。
76． 怎樣用數(shù)字示波器查看和讀出所顯示的波形的周期？
答：所有的數(shù)字示波器都支持波形周期測量，從提高測試精度的角度出發(fā)，如果使用的是 5462x/546?x(546?5 除外)，可在其測量參數(shù)中選擇 Counter，其內嵌硬件頻率計數(shù)器會被啟動進行精 確的頻率測量(5digit)，若使用的是其他型號示波器，盡量讓示波器屏幕顯示一個周期的信號，幅值盡量滿刻度，這時測量精度一般較好，可以用示波器的自動測量功能，也可用光標手動測量。
77． 在開發(fā)當中碰到一個問題，在樣板機上加改功能，檢測樣板的聲頻，數(shù)據(jù)輸出，觸發(fā)信號等等 ，檢測的結果跟設計的結果差不多一樣，為什么樣板聲音清晰，顯示準確，而成品的聲音有時候是可以接受，但是有時候不行？
答：實際被測對象的聲音有時可以接受，有時不行，但示波器上的波形顯示看不出什么問題，或示波器顯示數(shù)據(jù)和被測對象上的數(shù)據(jù)相差很遠。往往是示波器和您的被測對象沒有同步造成的。可嘗試下面的方法：聲音信號通常為低速信號，可讓示波器工作在滾動方式下，觀察信號出現(xiàn)問題時，手動停止波形采集，并進行分析。
在時域中觀察聲音信號往往不太全 面，安捷倫的動態(tài)信號分析儀在很多時候是更好的選擇，但若沒有該儀器，可結合示波器的 FFT 功能從頻域觀察。嘗試用示波器的觸發(fā)功能，若手邊有混合信號示波器(54xxxD)，可結合其邏輯通道定義觸發(fā)條件(如類似邏輯分析儀的狀態(tài)觸發(fā)，順序觸發(fā))。
78． 如何 tds3012 示波器進行時鐘抖動測試？
答：在泰克的開放平臺示波器中（比如 TDS7000，TDS5000）有專門的抖動測量軟件，可以進行全 面的抖動測量（比如 Rj，Dj 等）。在 TDS3012 中只能通過無限余輝對信號進行比較長時間的累計測量。另外，一般頻率比較高的時鐘才需要測量抖動。一般示波器測量信號的原則是：示波器的帶寬應該是信號*高頻率的 5 倍，如果上升時間比較快的方波可能需要示波器帶寬是信號頻率的 10 倍甚至更高。所以建議采用更高帶寬，開發(fā)平臺的示波器。
79． 在 AC/DC 開關電源中如何用示波器進行功率因數(shù)測量？
答：其實使用示波器測量功率因數(shù)就是測量電壓與電流之間的相位差即 cosφ，同時泰克 TDS5000功率測試系統(tǒng)也自動對 PFC 的相關參數(shù)進行測量（如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等）。
80． 用泰克示波器的 FFT 功能可以看到開關電源的輻射的頻率及幅度，但是這里面的幅度的值與認證中心的值的概念是一樣嗎？假如不是，怎樣轉換？而且，假如在看波形時選不同的 V/DIV，在 FFT 狀態(tài)下有不同的幅度，是否正常？---我用的型號是 TDS1012。
答：使用示波器的 FFT 功能測得的幅值只能作為定性的分析，而不能作為定量的分析，因此只具備參考價值，如果希望對頻譜幅度進行分析可選擇 Blackman-Harris 窗口，這樣效果會好一些；當轉換 V/div時一定會對 FFT 的幅值產(chǎn)生影響，因為這是受到示波器本身的 ADC 的分辨率限制，所以為了提高測量精度，一般會選擇將波形盡可能占滿整個屏幕（但決不能超出屏幕），也就是選擇較小的 V/div 檔位。
81． 選擇什么型號的示波器可有效提高設計效率？
答：示波器發(fā)展到現(xiàn)階段，已把數(shù)據(jù)分析提高到重要的位置。使用示波已不僅僅是在調試中觀察波形，更重要的是能很好的在設計中分析計算器件參數(shù)，幫助大家優(yōu)化設計方案。選擇什么樣的示波器*適合要結合您所要觀察分析的信號決定。
82． 如何用示波器測試視頻參數(shù)（包括視頻輸出電平、水平清晰度、亮度幅頻響應、色度幅頻響應 、亮度信噪比、色度信噪比、亮度非線形失真等等視頻參數(shù)）？
答：泰克 TDS3000B 系列示波器加上 TDS3VID 或 TDS3SDI 以及 TDS5000 系列示波器均提供強大的視頻測量功能，甚至包括模擬 HDTV 功能，以及內置矢量示波器能力，幫助你去分析各種視頻參數(shù)。
83． 在高頻端，如何判斷示波器探頭本身的阻抗對信號的影響？
答：示波器的探頭都有特定的指標，可以參照探頭的等效阻抗－頻率圖確定探頭在頻率點的等效阻抗。關于探頭，泰克有專門的文章叫做《探頭 ABC》。
84． 為什么用泰克示波器測試 30MHz 時鐘的波形振鈴要比安杰侖的大的多（示波器探頭是 250MHz的）？
答：測量狀態(tài)轉換時，只需采用示波器的自動觸發(fā)方式，將電壓和電流的波形設置為比較理想的顯示方式。如果使用 TDS5000，還可調節(jié) resolution 旋鈕將采樣率調至合適檔位（一般為信號頻率的 10 倍左右）。
然后利用 PWR2 軟件對被測數(shù)據(jù)進行自動計算。對于 MOSFET 我們選擇 Vds 和 Ids 作為被測信號IGBT 選擇 Vce 和 Ice 作為被測信號。
當用數(shù)字示波器測試開關電源時, 可否預先設置限制參數(shù)(如測試時間,每次采樣數(shù))如何用泰克示波器實現(xiàn)對開關電源狀態(tài)變換的測試。連接方式（可舉例），示波器按鍵的設置，必要的注意事項。
85． 在設計軟開關 PWM 變換器時（如 PWM 半橋開關變換器），怎樣用示波器觀察 MOSFET Vt/It軌跡？
答：首先示波器要有通道間的時延校正功能，這樣進行相關數(shù)學 運算時才能保證基本的準確性。使用高壓差分電壓探頭及電流探頭測量。TEK 推出的功率測試方案中就可以動態(tài)的觀察 MOSFET 的整個工作過程。
86． 輸出電容和輸出電感的選擇應該根據(jù)負載的供電需求確定，那對于 L 和 C 值都應該按照datasheet 上的確定的公式套用嗎？如果按照公式推算出來的值在實際應用中出現(xiàn)了問題，那么我們應該根據(jù)什么來更換呢？
答：不同拓樸的輸出扼流圈及輸出濾波電容的計算公式是不同的，應該按自己所選的電路結構選擇合適的計算公式。輸出電容的大小主要由輸出紋波電壓要抑制為幾毫伏決定。這就要計算出 ESR,然后可按廠家提供的 DATASHEET 選擇。但選電容時還要考慮負載的變化、電流變化范圍、輸出電感感量等等，因為它們會使電容特性改變。
87． 目前，HID 疝氣燈已經(jīng)廣泛用在一些上等轎車大燈上，但在 HID 燈安定器的高壓電路設計中，發(fā)現(xiàn)由于高壓回收速度不夠快，造成有時點燈不暢。如何解決？
答：HID 疝氣燈一般都有一個二次擊穿的過程，然后大燈趨于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；首先要對二次擊穿進行有效的控制方可保證其穩(wěn)定工作，量測二次擊穿只需使用 TDS5000 的長記錄長度，進行單次觸發(fā)捕獲其波形，然后分別測量一次擊穿和二次擊穿的峰值電壓以及其脈沖寬度，再測量兩次擊穿脈沖間的時間即可，根據(jù)實際狀況看看以上參數(shù)是否滿足設計要求。
88． 如果使用探頭和虛擬儀器，可以在 PC 機上顯示出波形。同時，各種各樣的計算都可以輕松實現(xiàn)。TEK5000 系列和虛擬儀器有何本質區(qū)別？
答：DS5000 雖然是一臺基于 Windows 2000 的示波器，但實際上它是分成兩個重要部分的，首先他具有一個真正意義上的示波器采集和處理的部分，這部分的數(shù)據(jù)處理是通過示波器本身的一個專業(yè)處理器進行的，而 Windows2000 的計算機平臺只是對示波器采集下來的數(shù)據(jù)（內部通過 PCI 總線通訊）進行一些后臺分析計算處理，這部分與示波器本身的顯示并無聯(lián)系。而所謂的虛擬儀器（大多為 PC 插卡式的），它通過一個數(shù)據(jù)采集卡（一般速度很慢）將外界的信號采入計算機內部，通過計算機自身的 CPU 對數(shù)據(jù)進行處理，它是一種廉價的解決方案，它的致命弱點是沒有任何溯源性（它受計算機主機的影響太大，不同主機導致的測試結果有較大的誤差），我們知道測試儀器的一致性是決定測試結果成敗的關鍵。
89． 如何減小 DC-DC 變壓器的熱損，在設計變壓器時應注意那些問題？對變壓器的外圍電路有何
要求？
答：應遵循磁通復位的原則。設計變壓器無非要選擇磁芯規(guī)格及尺寸、計算占空比、磁感應增量、原、副邊的匝數(shù)。在實驗中校對*壞情況下的磁飽和的情況。
答：紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機性成分的雜波信號，英文稱為 PARD(Periodic And Random Deviation)。它的定義是雜波的峰峰值。測量紋波要注意的事項：示波器探頭地線會帶來很大紋波，應該拔掉地線直接使用探頭內地線進行測量。當然，*好的測量方法是使用 50 歐姆終端電阻，用 BNC 電纜直接聯(lián)結到示波器，這里應該注意該 50 歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。相關的標準要求，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關紋波，高頻噪聲等。再比如，測量頻率是否要限制在 20MHz 以下。
72． 測紋波時有很大一部分是５０赫茲的周期性尖脈沖，負載電流越大，脈沖幅度越大，有哪些具體的解決辦法？
答：在泰克功率測量系統(tǒng)中，當進行紋波測量時，我們可以選擇工頻紋波測試或開關紋波測試，這樣就可自動濾掉不相關頻率的紋波，比如：選擇測試 200KHz 的紋波，那么示波器將會自動對其他頻率成分進行濾波。
73． 測量紋波時怎樣去除在紋波上的噪聲，比如工頻噪聲？
答：紋波上的噪聲可通過 TDS5000 示波器在捕獲模式中的高分辯率捕獲模式就可以去除這些隨機的
噪聲。紋波分兩種一種是工頻的，100HZ，一種是開關紋波。TEK 推出的 TDSPWR2 就能把這兩種紋波分
離后分別測量得出結果。
74． 精 確測試開關電源的紋波與噪音時，是否要在專門的實驗室里才可以？
答：當然如果有專門的實驗室進行紋波測量是*理想的。在不具備這個條件的時候應當注意的問題
有：
① 示波器應該有良好的接地；
② 如果測量標準有帶寬限制的要求，應該打開 TDS430A 中的 20MHz 帶寬限制；
③ 使用示波器的交流耦合；
④ 使用 BNC 電纜，并用 TDS430A 的 50 歐姆輸入阻抗檔進行測量（這時可能需要 50 歐姆的大功
率負載，BNC 適配器或者制作測試夾具）為提高測量精度，不應該使用示波器的探頭，示波器探頭的地線
會引入比較大的噪聲。
75． 如何使用示波器測量一些低紋波電源的輸出紋波值？比如測量 1.8V 的輸出紋波，一般都標稱輸出紋波小于 20mV，如何用示波器來驗證？而普通示波器即使直接探頭接探頭地夾的噪聲就有二三十毫伏了。
答：這個的問題很有代表性。要用到高共模抑制比的電壓差分探頭，它能工作在高噪聲環(huán)境中。
76． 怎樣用數(shù)字示波器查看和讀出所顯示的波形的周期？
答：所有的數(shù)字示波器都支持波形周期測量，從提高測試精度的角度出發(fā)，如果使用的是 5462x/546?x(546?5 除外)，可在其測量參數(shù)中選擇 Counter，其內嵌硬件頻率計數(shù)器會被啟動進行精 確的頻率測量(5digit)，若使用的是其他型號示波器，盡量讓示波器屏幕顯示一個周期的信號，幅值盡量滿刻度，這時測量精度一般較好，可以用示波器的自動測量功能，也可用光標手動測量。
77． 在開發(fā)當中碰到一個問題，在樣板機上加改功能，檢測樣板的聲頻，數(shù)據(jù)輸出，觸發(fā)信號等等 ，檢測的結果跟設計的結果差不多一樣，為什么樣板聲音清晰，顯示準確，而成品的聲音有時候是可以接受，但是有時候不行？
答：實際被測對象的聲音有時可以接受，有時不行，但示波器上的波形顯示看不出什么問題，或示波器顯示數(shù)據(jù)和被測對象上的數(shù)據(jù)相差很遠。往往是示波器和您的被測對象沒有同步造成的。可嘗試下面的方法：聲音信號通常為低速信號，可讓示波器工作在滾動方式下，觀察信號出現(xiàn)問題時，手動停止波形采集，并進行分析。
在時域中觀察聲音信號往往不太全 面，安捷倫的動態(tài)信號分析儀在很多時候是更好的選擇，但若沒有該儀器，可結合示波器的 FFT 功能從頻域觀察。嘗試用示波器的觸發(fā)功能，若手邊有混合信號示波器(54xxxD)，可結合其邏輯通道定義觸發(fā)條件(如類似邏輯分析儀的狀態(tài)觸發(fā)，順序觸發(fā))。
78． 如何 tds3012 示波器進行時鐘抖動測試？
答：在泰克的開放平臺示波器中（比如 TDS7000，TDS5000）有專門的抖動測量軟件，可以進行全 面的抖動測量（比如 Rj，Dj 等）。在 TDS3012 中只能通過無限余輝對信號進行比較長時間的累計測量。另外，一般頻率比較高的時鐘才需要測量抖動。一般示波器測量信號的原則是：示波器的帶寬應該是信號*高頻率的 5 倍，如果上升時間比較快的方波可能需要示波器帶寬是信號頻率的 10 倍甚至更高。所以建議采用更高帶寬，開發(fā)平臺的示波器。
79． 在 AC/DC 開關電源中如何用示波器進行功率因數(shù)測量？
答：其實使用示波器測量功率因數(shù)就是測量電壓與電流之間的相位差即 cosφ，同時泰克 TDS5000功率測試系統(tǒng)也自動對 PFC 的相關參數(shù)進行測量（如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等）。
80． 用泰克示波器的 FFT 功能可以看到開關電源的輻射的頻率及幅度，但是這里面的幅度的值與認證中心的值的概念是一樣嗎？假如不是，怎樣轉換？而且，假如在看波形時選不同的 V/DIV，在 FFT 狀態(tài)下有不同的幅度，是否正常？---我用的型號是 TDS1012。
答：使用示波器的 FFT 功能測得的幅值只能作為定性的分析，而不能作為定量的分析，因此只具備參考價值，如果希望對頻譜幅度進行分析可選擇 Blackman-Harris 窗口，這樣效果會好一些；當轉換 V/div時一定會對 FFT 的幅值產(chǎn)生影響，因為這是受到示波器本身的 ADC 的分辨率限制，所以為了提高測量精度，一般會選擇將波形盡可能占滿整個屏幕（但決不能超出屏幕），也就是選擇較小的 V/div 檔位。
81． 選擇什么型號的示波器可有效提高設計效率？
答：示波器發(fā)展到現(xiàn)階段，已把數(shù)據(jù)分析提高到重要的位置。使用示波已不僅僅是在調試中觀察波形，更重要的是能很好的在設計中分析計算器件參數(shù)，幫助大家優(yōu)化設計方案。選擇什么樣的示波器*適合要結合您所要觀察分析的信號決定。
82． 如何用示波器測試視頻參數(shù)（包括視頻輸出電平、水平清晰度、亮度幅頻響應、色度幅頻響應 、亮度信噪比、色度信噪比、亮度非線形失真等等視頻參數(shù)）？
答：泰克 TDS3000B 系列示波器加上 TDS3VID 或 TDS3SDI 以及 TDS5000 系列示波器均提供強大的視頻測量功能，甚至包括模擬 HDTV 功能，以及內置矢量示波器能力，幫助你去分析各種視頻參數(shù)。
83． 在高頻端，如何判斷示波器探頭本身的阻抗對信號的影響？
答：示波器的探頭都有特定的指標，可以參照探頭的等效阻抗－頻率圖確定探頭在頻率點的等效阻抗。關于探頭，泰克有專門的文章叫做《探頭 ABC》。
84． 為什么用泰克示波器測試 30MHz 時鐘的波形振鈴要比安杰侖的大的多（示波器探頭是 250MHz的）？
答：測量狀態(tài)轉換時，只需采用示波器的自動觸發(fā)方式，將電壓和電流的波形設置為比較理想的顯示方式。如果使用 TDS5000，還可調節(jié) resolution 旋鈕將采樣率調至合適檔位（一般為信號頻率的 10 倍左右）。
然后利用 PWR2 軟件對被測數(shù)據(jù)進行自動計算。對于 MOSFET 我們選擇 Vds 和 Ids 作為被測信號IGBT 選擇 Vce 和 Ice 作為被測信號。
當用數(shù)字示波器測試開關電源時, 可否預先設置限制參數(shù)(如測試時間,每次采樣數(shù))如何用泰克示波器實現(xiàn)對開關電源狀態(tài)變換的測試。連接方式（可舉例），示波器按鍵的設置，必要的注意事項。
85． 在設計軟開關 PWM 變換器時（如 PWM 半橋開關變換器），怎樣用示波器觀察 MOSFET Vt/It軌跡？
答：首先示波器要有通道間的時延校正功能，這樣進行相關數(shù)學 運算時才能保證基本的準確性。使用高壓差分電壓探頭及電流探頭測量。TEK 推出的功率測試方案中就可以動態(tài)的觀察 MOSFET 的整個工作過程。
86． 輸出電容和輸出電感的選擇應該根據(jù)負載的供電需求確定，那對于 L 和 C 值都應該按照datasheet 上的確定的公式套用嗎？如果按照公式推算出來的值在實際應用中出現(xiàn)了問題，那么我們應該根據(jù)什么來更換呢？
答：不同拓樸的輸出扼流圈及輸出濾波電容的計算公式是不同的，應該按自己所選的電路結構選擇合適的計算公式。輸出電容的大小主要由輸出紋波電壓要抑制為幾毫伏決定。這就要計算出 ESR,然后可按廠家提供的 DATASHEET 選擇。但選電容時還要考慮負載的變化、電流變化范圍、輸出電感感量等等，因為它們會使電容特性改變。
87． 目前，HID 疝氣燈已經(jīng)廣泛用在一些上等轎車大燈上，但在 HID 燈安定器的高壓電路設計中，發(fā)現(xiàn)由于高壓回收速度不夠快，造成有時點燈不暢。如何解決？
答：HID 疝氣燈一般都有一個二次擊穿的過程，然后大燈趨于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；首先要對二次擊穿進行有效的控制方可保證其穩(wěn)定工作，量測二次擊穿只需使用 TDS5000 的長記錄長度，進行單次觸發(fā)捕獲其波形，然后分別測量一次擊穿和二次擊穿的峰值電壓以及其脈沖寬度，再測量兩次擊穿脈沖間的時間即可，根據(jù)實際狀況看看以上參數(shù)是否滿足設計要求。
88． 如果使用探頭和虛擬儀器，可以在 PC 機上顯示出波形。同時，各種各樣的計算都可以輕松實現(xiàn)。TEK5000 系列和虛擬儀器有何本質區(qū)別？
答：DS5000 雖然是一臺基于 Windows 2000 的示波器，但實際上它是分成兩個重要部分的，首先他具有一個真正意義上的示波器采集和處理的部分，這部分的數(shù)據(jù)處理是通過示波器本身的一個專業(yè)處理器進行的，而 Windows2000 的計算機平臺只是對示波器采集下來的數(shù)據(jù)（內部通過 PCI 總線通訊）進行一些后臺分析計算處理，這部分與示波器本身的顯示并無聯(lián)系。而所謂的虛擬儀器（大多為 PC 插卡式的），它通過一個數(shù)據(jù)采集卡（一般速度很慢）將外界的信號采入計算機內部，通過計算機自身的 CPU 對數(shù)據(jù)進行處理，它是一種廉價的解決方案，它的致命弱點是沒有任何溯源性（它受計算機主機的影響太大，不同主機導致的測試結果有較大的誤差），我們知道測試儀器的一致性是決定測試結果成敗的關鍵。
89． 如何減小 DC-DC 變壓器的熱損，在設計變壓器時應注意那些問題？對變壓器的外圍電路有何
要求？
答：應遵循磁通復位的原則。設計變壓器無非要選擇磁芯規(guī)格及尺寸、計算占空比、磁感應增量、原、副邊的匝數(shù)。在實驗中校對*壞情況下的磁飽和的情況。
