电流的测量（分流电流表）

在当今的大多数仪器应用中，可以使用两种常见的电流测量方法：分流电流表方法和反馈电流表方法。分流电流表方法通常与通用数字万用表 (DMM)一起使用，用于测量分流电阻器上的电压测量值。该电压测量结果与已知的电阻值相结合，得出电流测量结果（见图 1）。

图 1. 分流电流表方法通过测量分流电阻器两端的电压降来计算电流。
  

在分流电流表方法中，选择较低的 R分流值，以最大限度地减少分流器上的压降。尽管电压降很小，但这会对被测电路和测量产生负面影响。
 

该电压降称为电压负担，是电流表引入的串联电压误差。对于小于约 10 mA 的电流测量，它主要是您尝试测量的电流乘以电流表内部使用的分流电阻值的乘积。如果电流表的分流电阻相对于被测电路中的电阻太大，则电压负担会导致较大的误差。
 

例如，假设您要测量 A/D 转换器的输入电阻，其目标规格为 1 MΩ ±2%，并且由于 A/D 转换器的内部结构，测试电压限制为 0.1 V。直接使用数字万用表进行测量可能会很困难，因为测试电压通常无法选择。相反，您应该施加已知的测试电压并测量产生的电流。测量的配置可能如下图 2 所示。

图 2. 上图展示了一个示例测试，该测试测量从 0.1 V 电源到输入电阻为 1 MΩ 的 A/D 转换器的漏电流。
 

当输入阻抗为 1 MΩ、测试电压为 0.1 V 时，根据欧姆定律 (V = IR)，漏电流应恰好为 100 nA。但是，如果使用典型负载电压为 50 mV 的分流电流表方法，则实际测量的电流为：
 

I测量值 = (0.1 V – 0.05 V) / 10 6 = 50 nA
 

在上面的示例中，电压负载导致测量电流出现 50% 的误差。显然，如果测试电压较小，误差百分比就会增加。在某一点，负载电压变得太大而无法以任何精度进行电流测量，并且该方法失效。即使您可以使用高达 1 V 的测试电压，误差仍然为 5%。由于您需要高于 2% 的容差，因此此方法无法满足您的需求。
 

对于超过大约 10 mA 的电流测量，还有一些附加项会增加该电压负担的值。例如，对于大于 100 mA 范围内的电流，电流保护熔断器、测试引线和内部 DMM 接线会增加电流表向被测设备 (DUT) 呈现的电阻。这些电阻与分流电阻一起增加了电压负担值，必须予以考虑。这些错误可能是巨大的并且不能被忽视。

同旺科技 2023