福祿克Fluke 8808A萬用表準確測量納安級小電流

電池供電設(shè)備的制造者對漏泄電流都非常熟悉，有時這種漏泄電流也被稱為待機電流或暗電流。即使在電源開關(guān)關(guān)閉或設(shè)備根本沒有“上電”時，電池供電的電路中總是存在一些電導(dǎo)，所以就會發(fā)生這種現(xiàn)象。

設(shè)計工程在研發(fā)時一定要考慮漏泄電流或待機電流。大量的電子產(chǎn)品，例如移動電話、微處理器控制的汽車音響和存儲器電路，即使這些設(shè)備已經(jīng)關(guān)閉，它們也會從電池吸收少量的電流。實際上，有些電子設(shè)備由于存在設(shè)計缺陷，漏泄電流過大，可能會過早地耗盡電池電量，從而使得電池壽命非常短。

當然，電子制造商的目的是保證產(chǎn)品工作，并在設(shè)計和組裝階段增加元件時進行不斷的測試，以保證其產(chǎn)品質(zhì)量。目前要特別重視的是，設(shè)計和測試工程師需要確認在產(chǎn)品內(nèi)的電池經(jīng)過充電，然后再關(guān)機一定的時間后，當再次加電時還要確保能夠正常工作，不會發(fā)生電池過渡放電至電量耗盡。

值得注意的是，許多電子設(shè)備往往被集成到大型系統(tǒng)，例如汽車上安裝的音響、時鐘和診斷計算機。而總體設(shè)備制造商，本例中為汽車廠家，將會規(guī)定某個部件能夠從電池消耗多大的漏泄電流。汽車廠家不希望由于車載電子設(shè)備的電流漏泄造成電池過渡放電。

測量待機漏泄電流
為了避免移動電池在短短幾個小時后即電量耗盡，或者汽車音響在一上午就把汽車電瓶的電量耗盡，設(shè)計工程師在開始設(shè)計階段就必須能夠測量漏泄電流。然后，在生產(chǎn)階段，測試工程師必須能夠確保產(chǎn)品在發(fā)貨時滿足其技術(shù)條件（工作時間，等）。換句話說，為了避免漏泄電流太大，就必須要確定漏泄電流的總量。
2 美國福祿克公司 利用Fluke 8808A萬用表準確測量納安電流

從表面看來，這項任務(wù)好像很簡單：用一塊高質(zhì)量的數(shù)字多用表連接到相應(yīng)的端子即可測得直流電流。但是，實際上并沒有那么簡單。因為漏泄電流通常僅為微安級，用傳統(tǒng)的數(shù)字多用表進行測量并不準確。
不準確的原因是數(shù)字多用表通常是使用一個已知阻值的分壓電阻的形式與被測電路串聯(lián)進行測量的，這個分壓電阻也叫分流器。當有電流通過時，數(shù)字多用表測量分流器上的壓降，然后利用歐姆定律計算電流。這種用分流器的方**在分流器上產(chǎn)生一個電壓降，被稱為分流器電壓（請參見圖1）。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，電路的總電壓中要減去這個電壓。所以分流器電壓就成為了誤差源。產(chǎn)生的誤差可能會達到10%。通過使用較小的分流器電阻，設(shè)計或測試工程師可減小誤差量，并且數(shù)字多用表確實通過變化分流器電阻值來提供可選的電流量程。然而，使用低電阻值分流器將減小被測電壓靈敏度，以致造成測量結(jié)果不準確或不穩(wěn)定。為了使得從分流
器得到的電壓能至少可以使用*低的電壓量程，一般為100mV 或200 mV 量程，1mA 量程的分流器阻值要達到100Ω。

若是在數(shù)字多用表采用運算放大器I-V轉(zhuǎn)換技術(shù)，在測量小電流時作為一個安培計與電路串聯(lián)時，可以在輸入阻抗有非常低的同時獲得更好的測量準確度（請參見圖2）。
我們采用一個理論示范來介紹誤差。電路電源為1.2 V 直流，被測負載為10 kΩ，計算獲得的電流為120μA。然而，當采用了串聯(lián)分壓電阻（1kΩ）時，測得通過被測裝置的電流下降為109 μA或更低。安培表的設(shè)計工程師常常會增大分壓電阻值，來改善小電流測量的靈敏度。當分壓電阻增大時，測量誤差也會增大。
新式的Fluke8808A 數(shù)字萬用表在2000 μA和200μA兩個量程內(nèi)采用了使用運算放大器的“電流-電壓轉(zhuǎn)換器”。在這些量程下，運算放大器在電路中引起的輸入阻抗非常小，并將未知的輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓，無需大阻值的分流器電阻，從而消除了分流器電壓。所以，在選定的量程下進行小電流測量時，其分辨率高達1nA，準確度達0.03%，而負載效應(yīng)*小，測量結(jié)果能夠真實反應(yīng)實際應(yīng)用情況?，F(xiàn)在已經(jīng)是電池供電的微電子時代。由于對電池性能指標要求苛刻，待機電流測量準確度的重要性也會更加明顯。如果我們能夠用標準的臺式萬用表準確測量實際的納安級電流，就可專心研究如何改善電池的性能。
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