電流の測定は簡単な作業です。測定したい回路にマルチメータを接続するだけで、使用するクリーンな値が得られます。回路を実際に「開いて」、測定したいものと直列にマルチメータを配置できない場合があります。これも非常に簡単に解決されます。回路内の既知の抵抗の両端の電圧を測定する必要があります。電流は、電圧を抵抗で割ったものになります（オームの法則から）。
変化する信号を測定したい場合、物事は少し複雑になります。これはマルチメータのリフレッシュレート（1秒あたりのサンプル数）に翻弄され、平均的な人間は1秒あたりのディスプレイの変更を非常に多くしか理解できません。マルチメータにRMS電圧測定がある場合、ACの測定は少し簡単になります（RMS電圧は、その電圧のDC電源が生成するのと同じ量の電力を送信するAC信号の電圧です）。これは厳密に周期信号に限定されます（RMS測定値が「真」でない限り、方形波などは厳密に問題外です。それでも、測定の精度は保証されません）。ほとんどのマルチメータもローパスフィルター処理されているため、数百ヘルツを超えるAC測定ができません。
オシロスコープを使用して電流を測定する方法
オシロスコープは、人間の知覚とマルチメータの定常値との間のギャップを埋めます。これにより、信号の一種の電圧-時間「グラフ」が表示され、マルチメータの一連の変化する数値と比較して、変化する信号をより適切に視覚化できます。 。
適切な機器があれば、最大数ギガヘルツの周波数の信号を測定することも可能です。ただし、オシロスコープは高インピーダンスの電圧測定デバイスであり、電流自体を測定することはできません。オシロスコープを使用して電流を測定するには、電流を電圧に変換する必要があります。これは、いくつかの方法で実行できます。
1.シャント抵抗の使用
これはおそらく電流を測定する最も簡単な方法であり、ここで詳細に説明します。
ここでの電流-電圧変換器は控えめな抵抗器です。
基本的な知識から、抵抗器の両端の電圧は、抵抗器を流れる電流に比例することがわかります。これはオームの法則によって要約することができます：
V = IR
ここで、Vは抵抗器の両端の電圧、Iは抵抗器を流れる電流、Rは抵抗器の抵抗であり、すべてそれぞれの単位で表されます。
ここでの秘訣は、測定対象の回路全体に影響を与えない抵抗値を使用することです。これは、シャント抵抗の両端の電圧降下により、シャント抵抗が配置されている回路の両端の電圧降下が少なくなるためです。測定される回路の電流がシャントの影響を受けないようにするために、測定される回路の抵抗/インピーダンスよりもはるかに小さい抵抗（適切な開始点では10分の1）。
たとえば、DC-DCコンバータのトランスとMOSFETの合計（DC）抵抗は数十ミリオームである可能性があり、大きな（たとえば）1Ωの抵抗を配置すると、ほとんどの電圧がシャントの両端で降下することになります（直列の抵抗器では、抵抗器の両端で降下する電圧の比率は抵抗の比率です）、したがって、より大きな電力損失が発生します。抵抗は電流を測定用の電圧に変換するだけなので、電力は役に立ちません。同時に、小さな抵抗器（1mΩ）は、その両端の小さな（しかし測定可能な）電圧のみを降下させ、残りの電圧は有用な作業を行うために残します。
これで、抵抗値を選択すると、次の図に示すように、プローブグランドを回路グランドに接続し、プローブチップをシャント抵抗に接続できます。
ここで使用できる巧妙なトリックがいくつかあります。
シャントの抵抗が100mΩであるとすると、1Aの電流で100mVの電圧降下が発生し、アンペアあたり100mVの「感度」が得られます。注意すればこれで問題は発生しませんが、多くの場合、100mVは文字通りに解釈されます。つまり、100mAと混同されます。
この問題は、入力設定を100Xに設定することで解決できます。プローブはすでに10X減衰しているため、信号にさらに10Xを追加すると、アンペアあたり1Vに戻ります。つまり、入力は10倍になります。ほとんどのオシロスコープには次のものが付属しています。入力減衰を選択できるというこの機能。ただし、1Xと10Xのみをサポートするスコープが存在する場合があります。
もう1つの便利な小さな機能は、画面に表示される垂直単位を設定できることです。Vは、とりわけA、W、Uに変更できます。
シャントをローサイドに配置できないと、事態は複雑になります。スコープのアースはアースに直接接続されているため、電源もアースされていると仮定すると、プローブのアースクリップを回路内のランダムなポイントに接続すると、そのポイントがアースに短絡します。
これは、微分測定と呼ばれる方法で防ぐことができます。
ほとんどのオシロスコープには数学関数があり、表示された波形に対して数学演算を実行するために使用できます。これは実際の信号を変更しないことに注意してください！
ここで使用する関数は、選択した2つの波形の差を表示する減算関数です。
電圧は単に2点間の電位差であるため、図に示すように、各点に1つのプローブを接続し、接地クリップを回路の接地に接続できます。
2つの信号の差を表示することにより、電流を決定できます。
上で使用したのと同じ「減衰」トリックがここでも適用されます。両方のチャネルを変更することを忘れないでください。
シャント抵抗を使用するデメリット：
シャント抵抗を使用することにはいくつかの欠点があります。1つ目は許容誤差で、5％ほど悪い場合があります。これは、いくつかの困難を伴って説明されなければならないものです。
2番目は温度係数です。抵抗器の抵抗は温度とともに増加し、その結果、特定の電流に対する電圧降下が大きくなります。これは、大電流シャント抵抗では特に悪いです。
2.電流プローブの使用
既製の電流プローブ（「電流クランプ」と呼ばれ、回路を中断することなくワイヤにクランプする）が市場で入手可能ですが、その法外なコストのために多くの愛好家がそれらを使用しているのを見ることはありません。
これらのプローブは、2つの方法のいずれかを使用します。
第一の方法は、半円形のフェライトコアに巻回されたコイルの使用です。プローブがクランプされたワイヤの電流は、フェライトに磁場を生成します。これにより、コイルに電圧が誘導されます。電圧は電流の変化率に比例します。積分器は波形を「積分」し、電流に比例する出力を生成します。出力スケールは通常、1アンペアあたり1mV〜1Vです。
第二の方法は、 2つのフェライト半円の間に挟まれたホールセンサを使用します。ホールセンサーは、電流に比例する電圧を生成します。
3.手っ取り早い方法
この方法では、スコープとプローブ以外の追加コンポーネントは必要ありません。
この方法は、電流プローブを使用するのとよく似ています。測定する電流が流れるワイヤーにプローブのアース線を巻き付け、アースクリップをプローブの先端に接続します。
生成される電圧も電流の変化率に比例します。波形を電流として解釈するには、波形に対していくつかの計算を実行する必要があります（つまり、積分。ほとんどのスコープでは、[計算]メニューにこれがあります）。
電気的に言えば、短絡したプローブは基本的に、図に示すように、変流器のように機能するワイヤループを形成します。
結論
オシロスコープを使用して変化する電流波形を測定する方法はいくつかあります。最も簡単な方法は、電流シャントを使用して、その両端の電圧を測定することです。