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泰克DMM4020萬用表準確地測量納安培電流解決方案
在當前電子器件中，測量待機功率或電流泄漏是設計驗證和調(diào)試過程中的一項常見任務。由于消費者需要電池工作時間更長、能耗效率更高的產(chǎn)品，設計工程師必須認真管理電流泄漏中丟失的能量，這要求準確地進行測量。器件中通常會設計有待機電流泄漏，這是提供“即時開機”功能的產(chǎn)品、帶有一直啟動的時鐘顯示器的消費電子、以及充電器等功率轉(zhuǎn)換設備的副作用。由于能量是功率乘時間，即使待機功率電平低，其在長時間周期內(nèi)也可能會消耗大量的能量，耗用AC電源電量，耗干電池。準確測量納安級的低電平泄漏電流，是大多數(shù)數(shù)字萬用表面臨的一個挑戰(zhàn)。泰克DMM4020 萬用表提供了一塊專用電路，可以以1 nA的分辨率測量泄漏電流，解決了這一挑戰(zhàn)。
圖1. 分流萬用表電路作為安培表使用 測量待機電流泄漏 測量待機電流看上去象是一份容易的任務。它只需把優(yōu)質(zhì)萬用表（DMM）的引線連接到相應端子上，直接測量電流安培數(shù)就可以了。但事實上，這一任務并不是這樣簡單，因為電流泄漏一般很低，只有幾納安，使用傳統(tǒng)DMM進行測量可能會不準確。DMM測量電流的方式通常是以與被測電路串聯(lián)的分流電阻形式應用已知電阻，允許電流流過電路。在電流流動時，DMM會測量經(jīng)過分流電阻器的電壓下跌量，使用歐姆定律計算電流。這種分流電阻器方法在分流裝置中引入了下跌電壓，稱為負擔電壓，如圖1 所示。負擔電壓成為誤差來源，因為根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），要從電路中提供的電壓中減去這個負擔電壓，可能會出現(xiàn)50% 以上的誤差。通過使用較低的分流電阻，可以減少錯誤數(shù)量，高端DMM 則提供了可變分流值，允許選擇電流量程。但是，使用低分流電阻值會提高測得的電壓靈敏度，使測量變得不準確、不穩(wěn)定。 圖2. 反饋DMM 中的電路作為低電流安培表使用。泰克DMM4020 萬用表就是這樣一種工具。 中，運算放大器在電路中引入低阻抗，把未知輸入電流轉(zhuǎn)換成電壓，而不需要低電阻分流裝置，從而消除了負擔電壓。結(jié)果，對指明量程的低電流測量，儀器提供了高達1 nA 的分辨率及0.03% 的準確度，對測量負荷影響達到*小�，F(xiàn)在，通過使用泰克DMM4020 臺式萬用表，可以準確地測量待機電流。 注意誤差來源 在進行低電流測量時，要了解可能的測量誤差來源及怎樣防止這些誤差來源影響測量。常見誤差點包括：外來的泄漏電流，如塵土、油脂、助焊劑等污染物導致的泄漏電流。不管是被測器件、測試儀器本身、還是測試電纜或連接器，污染物都可能會為電流提供其它的流動路徑，從而在測量中引入誤差。在進行低電流測試時，應使用酒精清潔所有可能被污染的表面。 任何類型的噪聲都可能會在低電流讀數(shù)中引入誤差：- AC 電源噪聲可能會壓倒靈敏的放大器，導致讀數(shù)不準確。濾波有一定幫助，使用同軸電纜或屏蔽雙絞線測試電纜可以減少錯誤的讀數(shù)。- 任何類型的聲音噪聲都可能會給測量過程引入振動。而振動則會導致導體相對于絕緣體運動，在電路中產(chǎn)生噪聲，進而引起誤差。- 在分流裝置或被測器件的熱能刺激電路中的電子隨機運動和碰撞時，會產(chǎn)生熱噪聲。得到的電壓和電流與電路中的電阻的平方成比例（來自被測器件和測量電路）。使用電阻較低的分流裝置有一定幫助。
原創(chuàng)作者：北京東方中科集成科技股份有限公司
