dajiadouzhidaozaicelianggongzuozhong
，dianyahedianliudejingzhunzhiguanzhongyao，tamendeceliangjingduzhijiedaozhiqijiangonglvheqitadianqicanshudejisuanjieguo。tongchang，womencaiyongfenliudianzu，goujiandingzhijiejuefangan，liyongoumudinglv
，tongguofenliudianzuzhiheceliangdeyajiangjisuanchudianliuzhi。danzhezhongfangfadailaidemafan，nizhendelejiema？woxiamianjiulaijiangjiangqizhongdeaomiao。

 

首先，對電壓和電流的測量往往需要總誤差達到甚至低於0.1%的測量精度。但實際過程中
，總測量精度會受限於測量過程中的若幹個因素的製約，包括分流器
、引線、測量環境、以及數字萬用表本身。數字萬用表可對電流進行非常精確的測量，例如安捷倫34461A 6位半數字萬用表，在測量最大10A的電流時，誤差約為0.06%（24小時校準）。 但是當電流超過10A 時shi，許xu多duo數shu字zi萬wan用yong表biao內nei置zhi電dian流liu表biao的de量liang程cheng可ke能neng就jiu不bu夠gou用yong了le。這zhe時shi人ren們men可ke能neng會hui采cai用yong卡ka鉗qian式shi電dian流liu探tan頭tou測ce量liang電dian流liu。這zhe個ge方fang法fa的de使shi用yong方fang便bian
，但dan精jing度du有you限xian，大da約yue 0.5%-1%
， erqieduanshijianneijiuhuichanshengpiaoyi
，bixujingchangjinxingshoudongguiling。yinci，yaoceliangjishizhishangbaianpeidedianliu，gongchengshitongchangshiyongfenliudianzu，goujiandingzhijiejuefangan
，liyongoumudinglv
，tongguofenliudianzuzhiheceliangdeyajiang，jisuanchudianliuzhi。danshizhezhongfangfahuiyinruxuduowucha，bixuhuafeidaliangjinglishiyongwaibushouduanyanzhengceshijieguo，danjishizheyang，yehennanquedingzuizhongdejingdu。yinci，dadianliuhedongtaidianliudejingqueceliang，shifeichangjuyoutiaozhanxingde。

 

缺陷原因：市場上常見的高精度電阻分流器的標稱技術指標可以達到0.5%
，甚至有些可低至0.1%的誤差。但即便隻有0.1%誤差的分流器，在未考慮其它可能引入的誤差之前

，就會讓我們難以實現0.1%總zong測ce量liang誤wu差cha的de目mu標biao。更geng為wei嚴yan重zhong的de是shi，由you於yu分fen流liu器qi的de阻zu值zhi會hui隨sui著zhe溫wen度du發fa生sheng變bian化hua，而er我wo們men無wu法fa調tiao整zheng它ta的de絕jue對dui電dian阻zu值zhi來lai校xiao準zhun它ta
，而er必bi須xu進jin行xing更geng多duo的de表biao征zheng。同tong時shi，必bi須xu用yong高gao精jing度du的de萬wan用yong表biao來lai測ce量liang電dian壓ya和he電dian阻zu的de變bian化hua。普pu通tong的de數shu字zi萬wan用yong表biao由you於yu分fen辨bian率lv的de限xian製zhi

，不bu能neng直zhi接jie用yong於yu精jing確que表biao征zheng毫hao歐ou級ji的de分fen流liu器qi。

 

那(na)麼(me)，如(ru)何(he)來(lai)精(jing)確(que)表(biao)征(zheng)一(yi)個(ge)分(fen)流(liu)器(qi)呢(ne)？一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)將(jiang)其(qi)與(yu)預(yu)先(xian)表(biao)征(zheng)過(guo)的(de)分(fen)流(liu)器(qi)串(chuan)聯(lian)，使(shi)用(yong)程(cheng)控(kong)電(dian)源(yuan)為(wei)該(gai)串(chuan)聯(lian)電(dian)路(lu)施(shi)加(jia)電(dian)流(liu)。使(shi)用(yong)串(chuan)聯(lian)電(dian)路(lu)中(zhong)已(yi)知(zhi)特(te)性(xing)的(de)分(fen)流(liu)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)，再(zai)測(ce)量(liang)需(xu)要(yao)表(biao)征(zheng)的(de)分(fen)流(liu)器(qi)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)
，便(bian)可(ke)計(ji)算(suan)出(chu)這(zhe)個(ge)分(fen)流(liu)器(qi)的(de)電(dian)阻(zu)。在(zai)表(biao)征(zheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)，您(nin)必(bi)須(xu)等(deng)待(dai)分(fen)流(liu)器(qi)達(da)到(dao)熱(re)平(ping)衡(heng)，以(yi)獲(huo)取(qu)這(zhe)個(ge)分(fen)流(liu)器(qi)受(shou)溫(wen)度(du)影(ying)響(xiang)而(er)發(fa)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua)值(zhi)。在(zai)一(yi)個(ge)電(dian)流(liu)值(zhi)完(wan)成(cheng)表(biao)征(zheng)後(hou)，隨(sui)即(ji)需(xu)要(yao)按(an)一(yi)定(ding)的(de)步(bu)進(jin)提(ti)高(gao)電(dian)流(liu)值(zhi)，再(zai)重(zhong)複(fu)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)，直(zhi)到(dao)最(zui)大(da)的(de)預(yu)期(qi)電(dian)流(liu)值(zhi)，以(yi)表(biao)征(zheng)分(fen)流(liu)器(qi)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia)的(de)自(zi)熱(re)效(xiao)應(ying)。這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)極(ji)其(qi)耗(hao)時(shi)耗(hao)力(li)。

 

有一點必須考慮的是，鑒於分流器的電阻值僅為毫歐級，所以電路引線中的電阻也不容忽視。在使用10毫歐分流器時，即使引線額外增加僅僅10微歐電阻，也會導致誤差增加0.1%。 為了預防引線電阻值加到被表征的分流器電阻值上

， 從而影響測量結果
，應該使用4線Kevin連接方法（圖1）。

圖 1：利用Kelvin 4線連接的分流電阻器

溫度變化引入的誤差：當溫度變化時
，所有電阻器的值都會發生或多或少的漂移（圖2）。這種效應被量化為電阻溫度係數（TCR）
，單位通常為 ppm/℃（見公式1）。普通銅線的TCR大約為 4000 ppm/℃。精密型分流器使用特殊合金進行補償
，將TCR降低到最低水平，可以實現10ppm或更出色的性能。然而，TCR 絕不會減小到0，所以您必須計算其效應

，特別是在電阻器功耗達到數瓦的時候，以確保環境溫度變化或自熱導致的溫度上升不會損害測量精度。對於25ppm電阻器，溫度每上升40℃，誤差將增加0.1%。此ci外wai，由you於yu電dian阻zu隨sui溫wen度du而er改gai變bian，在zai電dian流liu發fa生sheng變bian化hua之zhi後hou，分fen流liu器qi兩liang端duan電dian壓ya的de顯xian示shi值zhi需xu要yao很hen長chang的de時shi間jian才cai能neng穩wen定ding下xia來lai，直zhi到dao分fen流liu器qi達da到dao熱re平ping衡heng。熱re穩wen定ding時shi間jian取qu決jue於yu分fen流liu器qi材cai料liao的de形xing狀zhuang、質量和熱導率。對於物理尺寸較大的器件，它們可能長達幾分鍾。由於等待分流器溫度穩定需要時間，這將會嚴重影響測試速度。

公式1：

圖 2：分流電阻的熱漂移

 

數字電壓表引入的誤差：雖sui然ran高gao性xing能neng數shu字zi電dian壓ya表biao能neng夠gou測ce量liang微wei伏fu級ji電dian壓ya，但dan是shi在zai低di信xin號hao電dian平ping時shi
，數shu字zi電dian壓ya表biao自zi身shen的de偏pian置zhi誤wu差cha是shi決jue定ding分fen流liu器qi係xi統tong總zong體ti精jing度du的de最zui重zhong要yao原yuan因yin。數shu字zi電dian壓ya表biao的de測ce量liang誤wu差cha包bao括kuo了le讀du數shu誤wu差cha和he偏pian置zhi誤wu差cha。偏pian置zhi誤wu差cha是shi有you儀yi表biao本ben身shen決jue定ding的de
，與yu選xuan用yong的de量liang程cheng和he溫wen度du有you關guan
，而er與yu被bei測ce量liang的de信xin號hao無wu關guan，這zhe個ge值zhi通tong常chang在zai微wei伏fu級ji。因yin此ci
，這zhe就jiu決jue定ding了le數shu字zi電dian壓ya表biao在zai測ce量liang分fen流liu器qi的de低di電dian壓ya信xin號hao時shi，存cun在zai一yi個ge不bu可ke小xiao視shi的de誤wu差cha下xia限xian。

 

熱電動勢引入的誤差：當電路由兩種不同金屬構成，而且在不同端存在溫度差時，就會發生熱電效應，即Seebeck電壓。Seebeck電壓的大小取決於接觸的金屬種類及溫度差
，通常為uW/℃的量級。熱電偶就是利用Seebeck熱電效應來測量溫度。但在使用分流器的電流測量中，Seebeckredianxiaoyinghuishichangjiandepianzhiwuchayuan。yaozuidaxiandujianxiaoredianxiaoying，bixujinshenxuanzecailiao，baochixitongdedengwenzhuangtai。yinci，ninyingjinliangrangfenliuqiceliangdianluyuanlikenengdaozhiwendubianhuadereyuan，lirusanrefengshanpaichudeqiliu，bingjinkenengjiangdifenliuqizishendegonghao。lianjieqidedianduchutou、繼電器到分流器合金的銅線連接（圖 3）

，都可能構成意外的熱電偶接點，其溫度相關的偏置電壓對測量結果會產生不利影響。例如：對於3.33uV/℃的材料
，一旦溫度變化3℃
， 就會產生10uV的Seebeck偏置電壓，可能導致10 mV的信號測量產生0.1%誤差。

圖 3：自熱導致分流器溫度上升

 

選擇分流器：要進行精確的電流測量，首先應使用高品質的電阻。對於普通的電阻
，由於引線電阻
、較大的TCR、以及非理想的特性，最好不要使用它作為電流測量的分流器。此外，測量大、小電流的要求會相互矛盾，任何一個實際的測試係統可以測量的最大和最小電流值是有限的。

對於大電流，通過將分流器的功耗限製到適當水平，以此確定該分流器的電流測量上限。根據 ，100A電流通過1毫歐電阻將消耗10W功率，產生100mV的壓降。在10W功耗條件下

，TCR可能會導致分流器的電阻值發生非常大的變化，需要使用散熱器
，或更大體積的器件以限製溫度的上升。

 

分流器上的瞬態壓降可能也會限製分流器電流測量的實際上限。在被測件端
， shijishurudianyadengyongdianyuanshuchudianyajiangjianqufenliuqihedaoxianshangdeyajiang。changyongdefangfashibadianyuanyuanduanganyingxiankuaguofenliuqi，lianjiedaobeicejianduan。zheyangdianyuankeyitigongewaidebuchangdianya，yiwendingbeicejianduandedianya（圖 4）。然ran而er，如ru果guo出chu現xian電dian流liu的de突tu然ran變bian化hua，分fen流liu器qi仍reng將jiang導dao致zhi瞬shun態tai電dian壓ya偏pian置zhi，，之zhi後hou電dian源yuan才cai會hui穩wen定ding到dao新xin的de工gong作zuo點dian。分fen流liu器qi瞬shun態tai壓ya降jiang與yu電dian源yuan固gu有you的de瞬shun態tai壓ya降jiang相xiang疊die加jia

，有you可ke能neng導dao致zhi被bei測ce件jian重zhong置zhi或huo產chan生sheng其qi它ta錯cuo誤wu行xing為wei。

圖 4：包括遠端感應連接的電源

 

對(dui)於(yu)小(xiao)電(dian)流(liu)的(de)測(ce)量(liang)，必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)大(da)分(fen)流(liu)電(dian)阻(zu)以(yi)使(shi)生(sheng)成(cheng)的(de)足(zu)夠(gou)高(gao)的(de)偏(pian)置(zhi)電(dian)壓(ya)，降(jiang)低(di)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)，提(ti)供(gong)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)。如(ru)果(guo)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)流(liu)是(shi)變(bian)化(hua)的(de)，有(you)大(da)電(dian)流(liu)和(he)小(xiao)電(dian)流(liu)，在(zai)使(shi)用(yong)單(dan)分(fen)流(liu)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)候(hou)，就(jiu)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)。一(yi)方(fang)麵(mian)

，需(xu)要(yao)分(fen)流(liu)器(qi)能(neng)適(shi)用(yong)於(yu)足(zu)夠(gou)高(gao)的(de)電(dian)流(liu)，需(xu)要(yao)克(ke)服(fu)功(gong)耗(hao)和(he)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)因(yin)素(su)的(de)限(xian)製(zhi)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，在(zai)小(xiao)電(dian)流(liu)的(de)測(ce)量(liang)時(shi)又(you)要(yao)確(que)保(bao)足(zu)夠(gou)的(de)精(jing)度(du)
，但(dan)這(zhe)時(shi)，數(shu)字(zi)電(dian)壓(ya)表(biao)和(he)Seebeck熱偏置電壓造成的誤差將是不可接受的。

 

您可能想再使用一個額外的分流器和旁路開關，為小電流測量生成較大的
、更(geng)容(rong)易(yi)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)。然(ran)而(er)，將(jiang)這(zhe)個(ge)額(e)外(wai)的(de)分(fen)流(liu)器(qi)切(qie)換(huan)到(dao)電(dian)路(lu)中(zhong)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)，需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)大(da)量(liang)編(bian)程(cheng)工(gong)作(zuo)，因(yin)為(wei)它(ta)必(bi)須(xu)與(yu)被(bei)測(ce)件(jian)活(huo)動(dong)導(dao)致(zhi)的(de)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)。在(zai)大(da)分(fen)流(liu)器(qi)上(shang)
，意(yi)外(wai)的(de)高(gao)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)下(xia)降(jiang)，造(zao)成(cheng)被(bei)測(ce)件(jian)中(zhong)斷(duan)工(gong)作(zuo)。假(jia)定(ding)理(li)想(xiang)的(de)大(da)電(dian)流(liu)旁(pang)通(tong)開(kai)關(guan)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)
，那(na)麼(me)突(tu)然(ran)增(zeng)加(jia)或(huo)減(jian)少(shao)被(bei)測(ce)件(jian)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)中(zhong)的(de)阻(zu)抗(kang)，仍(reng)有(you)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)輸(shu)出(chu)瞬(shun)變(bian)。

 

替代解決方案：對於設計和準確驗證分流係統的困難性，我們可以更多來關注一下高性能電源通常內置的、卓越的計量級測量手段。Keysight N7900A APS電源係列可以測量高達200A的電流，而增益誤差不超過0.04%。先進的設計不僅保證了電流和電壓測量精度，它們還在極限環境條件下經過測試和標定。此外，N7900Axiliehaicaiyongleremoxing，laishishigujifenliuyuanjiandewendu，bingduiwendudaozhidewuchajinxingshuzixiaozheng。yuweijinxingrenhebuchangdexitongxiangbi，zhegeguochengkegaishanjingdu，bingjidasuoduanceshishijian。N7900A APS係xi列lie內nei部bu還hai具ju有you無wu縫feng切qie換huan的de高gao電dian流liu和he低di電dian流liu量liang程cheng，可ke方fang便bian地di對dui高gao動dong態tai電dian流liu進jin行xing測ce量liang，無wu需xu使shi用yong外wai部bu分fen流liu器qi和he相xiang關guan的de控kong製zhi電dian路lu。從cong測ce量liang角jiao度du來lai看kan，量liang程cheng變bian化hua不bu會hui對dui電dian源yuan輸shu出chu產chan生sheng任ren何he幹gan擾rao，完wan全quan是shi沒mei有you間jian斷duan和he毛mao刺ci的de。在zai利li用yongAPS精確測量電流的時候，有兩種方法：第一種：利用APS給被測件供電，設定工作電源

，直接讀出被測件的動態和靜態工作電流
； 第二種：把APS串入電流回路
，把APS的電壓輸出設為0V。 這樣APS就成為了一個具備超大動態電流測量範圍的電流表。

 

 總zong之zhi
，在zai使shi用yong分fen流liu器qi和he數shu字zi萬wan用yong表biao構gou成cheng的de係xi統tong中zhong，要yao實shi現xian高gao精jing度du電dian流liu測ce量liang，其qi複fu雜za程cheng度du遠yuan遠yuan超chao過guo根gen據ju歐ou姆mu定ding律lv粗cu略lve計ji算suan的de過guo程cheng。數shu不bu勝sheng數shu的de誤wu差cha源yuan會hui導dao致zhi測ce量liang的de絕jue對dui精jing度du遠yuan遠yuan低di於yu數shu字zi萬wan用yong表biao的de理li論lun性xing能neng，同tong時shi溫wen度du的de影ying響xiang也ye使shi可ke重zhong複fu性xing顯xian著zhu降jiang低di。考kao慮lv到dao這zhe些xie誤wu差cha，對dui結jie果guo進jin行xing驗yan證zheng需xu要yao投tou入ru大da量liang時shi間jian
、設she備bei和he專zhuan業ye技ji術shu。使shi用yong實shi驗yan室shi電dian源yuan內nei置zhi的de測ce量liang能neng力li可ke以yi非fei常chang方fang便bian地di進jin行xing數shu據ju傳chuan輸shu，減jian少shao需xu要yao的de測ce試shi儀yi器qi數shu量liang
，通tong過guo清qing晰xi定ding義yi的de精jing度du技ji術shu指zhi標biao為wei您nin提ti供gong可ke靠kao的de測ce量liang結jie果guo。