电流的测量（反馈电流表）

另一方面，反馈电流表使用不同的方法来产生电流测量（见图 3）。他们使用有源跨阻放大器将电流转换为电压读数。电压输出是电流输入的倒数乘以反馈电阻器 R F的值。
 

V输出 = -I输入* R F
 

图 3. 反馈电流表方法使用有源跨阻放大器将电流转换为电压，且 DUT 上的负载电压最小。
 

采用反馈电流表方法，电压负担要低得多 – 对于低电流范围，电压负担通常在 0.2-2 mV 范围内。对于相同的 A/D 泄漏测量和电压负载为 200 μV 的反馈电流表，您将获得以下结果：
 

I测量值 = (0.1 V – 0.0002 V)/10 6 = 99.8 nA
 

与分流电流表情况下 50% 的误差相比，由于电压负担导致的误差仅为 2%。NI PXI-4022 保护和电流放大器模块可在 100 nA 电流范围内实现负载电压低于 20 μV 的反馈电流表。当与 NI PXI-4071 DMM（测量输出电压）结合使用时，您可以实现 0.5 pA 或更高的精确电流测量灵敏度。
 

反馈电流表还具有更快地测量低电流的优点。考虑到任何仪器（包括电流测量设备）都会显示一些输入电容 C in（参见图 4）。与此相结合的是电缆或探头电容 C电缆，因为 DUT 必须以某种方式连接到仪器。回想一下，在分流测量的情况下，分流电阻器上会产生电压。测量稳定所需的时间与 R分流器的大小乘以 C总成正比。对于低电流，您需要更大的 R shunt值，也许在兆欧范围或更大。电阻值越大，稳定时间就越长。对于跨阻放大器，您需要大电阻，但由于它位于运算放大器的反馈环路中，因此放大器的增益“A”会按比例缩小提供给 DUT 的有效电阻。这个收益可能非常大——也许是 100 万或更多。
 

图 4. 分流电流表方法在测量低电流时本质上比反馈电流表慢，因为在高负载电压下对总电容充电需要时间。
 

通过将该电阻缩小“A”倍，测量的稳定时间将缩短“A”倍。换句话说，如果电压负担降低，输入电容就不必充电太多，因此读数稳定所需的时间会少得多。
 

反馈电流表方法的一个实际限制是高电流能力。反馈电流表通常设计用于测量高达 20 mA 左右的电流。在这个水平上，分流电流表方法成为更好的选择，其中分流电阻足够小，可以提供相当快的稳定时间。
 

如果在测量这些高电流时最小化电压负担至关重要，有时最好使用嵌入到被测电路中的低值外部分流电阻器。有时，甚至测量电路内互连的电阻，然后将其用作临时分流器，也可以有效地将电流分流器嵌入到被测电路中。这消除了通过长电线输送高电流并引回测量系统而引入的误差。

同旺科技 2023