《小电流测量》.pdf

编号100 应用指南系列 小电流测量 中关于分流安培计的讨论) 。电压表提供的读数与电流 基本电流测量 成正比。 在典型电路(参见图1a) 中，一个源使电流(I)流过电路。任 不幸的是，此类仪表产生的电压降(输入电压降)往 何电流测量的目标都是在电路中串联一个安培计，使安 往在200mV 至大约2V 范围内。该压降足以造成常规范 培计测得的电流与原始流过电路的电流完全相同。为了 围以下的电流测量误差。为避免如此大的压降，皮安表 实现这一目的，在A 点和B 点之间断开电路，如图1b 和静电计在输入级采用带负反馈的高增益放大器。这样 所示连接安培计。在理想情况下，电流表对电路完全没 就大大降低了电压降——数量级为200μV 或更小。低电 有影响。然而，在实际测量中，可能会出现多种误差源。 压降减小了测量误差，以及达到规定的准确度必须要维 正如我们在下文中讨论的一样，这些误差源会造成明显 持的最小分流电阻。所以，所以无需采取特别措施来获 的测量不确定性。 得不寻常的大电缆电阻。 任何安培计均可模型化为包括图1b 所示的三个独立 采用反馈安培计的典型皮安表或静电计的灵敏度通 电路元件：由连接至安培计的输入电缆形成的分流电阻 -15 常为1fA (10 A)或更小，典型准确度为0.1%至3% 。 (R ) ；一个不希望的电流发生器(I ) ，主要代表电路互连 SH C 产生的电流；内阻(RM) ，包括串联电缆电阻。请注意， 分流式和反馈式安培计 R 与理想安培计(M ) 串联，本身没有电阻或电流源。 M I 测量小电流有两种基本技术：分流法和反馈安培计法。 分流器配置主要用于DMM (数字多用表)及老式静电计 中，反馈模式中的电缆电容在这些仪表中会产生故障。 皮安表和较新的静电计只采用反馈式安培计配置。皮安 表和静电计的主要区别是静电计为多功能仪器，而皮安 表则只测量电流。还有，典型静电计比典型皮安表的电 流灵敏度好几个数量级。 分流式皮安表 利用一个电阻对静电计电压表的输入进行分流则形成 一个分流式安培计，如图2 所示。输入电流(IIN)在分流 电阻(RSHUNT)上产生一个如下所示的输入电压EIN ： 在将一个安培计接入被测电路时，安培计的示值等于 电路中未串联安培计时流过电路的电流减去电路模型中 的元件造成的误差。这些误差包括通过模型分流电阻的 电流、互连产生的电流、整个安培计模型上的电压降引 起的误差，以及安培计本身的不确定度。 对于常规范围(典型1mA) 的电流测量值，由安培计电 压降、分流电流和噪声电流引起的误差通常足够小，可 忽略不计。在这种情况下，显示的电流读数几乎等于实