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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，是大多數數字萬用表面臨的一個挑戰。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。
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。它只需把優質萬用表（DMM）的引線連接到相應端子上，直接測量電流安培數就可以了。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50% 以上的誤差。通過使用較低的分流電阻，可以減少錯誤數量，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。- 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。
原創作者：北京東方中科集成科技股份有限公司
