zaizhongduocelianggongzuozhong
，xuyaoduidianyahedianliujinxingjingqueceliang，binggenjuceliangjieguolaijisuanqijiangonglvjiqitadianqicanshu
，lirugonglvxiaolvceshihedianchigonghaofenxideng。zhexieceliangwangwangxuyaozongwuchadadaoshenzhidiyu0.1%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 shi，xuduoshuziwanyongbiaoneizhidianliubiaodeliangchengkenengjiubugouyongle。zheshirenmenkenenghuicaiyongkaqianshidianliutantouceliangdianliu。zhegefangfadeshiyongfangbian，danjingduyouxian，dayue 0.5%-1%， 而er且qie短duan時shi間jian內nei就jiu會hui產chan生sheng漂piao移yi

，必bi須xu經jing常chang進jin行xing手shou動dong歸gui零ling。因yin此ci，要yao測ce量liang幾ji十shi至zhi上shang百bai安an培pei的de電dian流liu，工gong程cheng師shi通tong常chang使shi用yong分fen流liu電dian阻zu，構gou建jian定ding製zhi解jie決jue方fang案an，利li用yong歐ou姆mu定ding律lv
，通tong過guo分fen流liu電dian阻zu值zhi和he測ce量liang的de壓ya降jiang
，計ji算suan出chu電dian流liu值zhi。但dan是shi這zhe種zhong方fang法fa會hui引yin入ru許xu多duo誤wu差cha
，必bi須xu花hua費fei大da量liang精jing力li使shi用yong外wai部bu手shou段duan驗yan證zheng測ce試shi結jie果guo
，但dan即ji使shi這zhe樣yang
，也ye很hen難nan確que定ding最zui終zhong的de精jing度du。因yin此ci
，大da電dian流liu和he動dong態tai電dian流liu的de精jing確que測ce量liang
，是shi非fei常chang具ju有you挑tiao戰zhan性xing的de。
 

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)。

 

那麼，如何來精確表征一個分流器呢？

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：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
，Seebeck熱(re)電(dian)效(xiao)應(ying)會(hui)是(shi)常(chang)見(jian)的(de)偏(pian)置(zhi)誤(wu)差(cha)源(yuan)。要(yao)最(zui)大(da)限(xian)度(du)減(jian)小(xiao)熱(re)電(dian)效(xiao)應(ying)，必(bi)須(xu)謹(jin)慎(shen)選(xuan)擇(ze)材(cai)料(liao)，保(bao)持(chi)係(xi)統(tong)的(de)等(deng)溫(wen)狀(zhuang)態(tai)。因(yin)此(ci)，您(nin)應(ying)盡(jin)量(liang)讓(rang)分(fen)流(liu)器(qi)測(ce)量(liang)電(dian)路(lu)遠(yuan)離(li)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)熱(re)源(yuan)，例(li)如(ru)散(san)熱(re)風(feng)扇(shan)排(pai)出(chu)的(de)氣(qi)流(liu)，並(bing)盡(jin)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)分(fen)流(liu)器(qi)自(zi)身(shen)的(de)功(gong)耗(hao)。連(lian)接(jie)器(qi)的(de)電(dian)鍍(du)觸(chu)頭(tou)、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）。raner，ruguochuxiandianliudeturanbianhua，fenliuqirengjiangdaozhishuntaidianyapianzhi，，zhihoudianyuancaihuiwendingdaoxindegongzuodian。fenliuqishuntaiyajiangyudianyuanguyoudeshuntaiyajiangxiangdiejia，youkenengdaozhibeicejianzhongzhihuochanshengqitacuowuxingwei。

圖 4：包括遠端感應連接的電源
 

對於小電流的測量
，根據



，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heSeebeck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。