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 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%， 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
？

yizhongfangfashijiangqiyuyuxianbiaozhengguodefenliuqichuanlian
，shiyongchengkongdianyuanweigaichuanliandianlushijiadianliu。shiyongchuanliandianluzhongyizhitexingdefenliuqilaiceliangdianliu，zaiceliangxuyaobiaozhengdefenliuqishangdedianya，biankejisuanchuzhegefenliuqidedianzu。zaibiaozhengguochengzhong，ninbixudengdaifenliuqidadaorepingheng，yihuoquzhegefenliuqishouwenduyingxiangerfashengdebianhuazhi。zaiyigedianliuzhiwanchengbiaozhenghou，suijixuyaoanyidingdebujintigaodianliuzhi，zaizhongfuzhegeguocheng，zhidaozuidadeyuqidianliuzhi
，yibiaozhengfenliuqizhujianzengjiadezirexiaoying。zhegeguochengjiqihaoshihaoli。

 

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， 實shi際ji輸shu入ru電dian壓ya等deng用yong電dian源yuan輸shu出chu電dian壓ya將jiang減jian去qu分fen流liu器qi和he導dao線xian上shang的de壓ya降jiang。常chang用yong的de方fang法fa是shi把ba電dian源yuan遠yuan端duan感gan應ying線xian跨kua過guo分fen流liu器qi，連lian接jie到dao被bei測ce件jian端duan。這zhe樣yang電dian源yuan可ke以yi提ti供gong額e外wai的de補bu償chang電dian壓ya，以yi穩wen定ding被bei測ce件jian端duan的de電dian壓ya（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 
，bixushiyongdafenliudianzuyishishengchengdezugougaodepianzhidianya

，jiangdiceliangwucha，tigongceliangjingdu。ruguoceliangdedianliushibianhuade，youdadianliuhexiaodianliu
，zaishiyongdanfenliuqixitongdeshihou，jiukenengchuxianwenti。yifangmian，xuyaofenliuqinengshiyongyuzugougaodedianliu

，xuyaokefugonghaoheshuntaixiangyingyinsudexianzhi。lingyifangmian
，zaixiaodianliudeceliangshiyouyaoquebaozugoudejingdu，danzheshi
，shuzidianyabiaoheSeebeck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 APSxilieneibuhaijuyouwufengqiehuandegaodianliuhedidianliuliangcheng
，kefangbiandiduigaodongtaidianliujinxingceliang
，wuxushiyongwaibufenliuqihexiangguandekongzhidianlu。congceliangjiaodulaikan
，liangchengbianhuabuhuiduidianyuanshuchuchanshengrenheganrao
，wanquanshimeiyoujianduanhemaocide。zailiyongAPS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)、shebeihezhuanyejishu。shiyongshiyanshidianyuanneizhideceliangnenglikeyifeichangfangbiandijinxingshujuchuanshu，jianshaoxuyaodeceshiyiqishuliang，tongguoqingxidingyidejingdujishuzhibiaoweinintigongkekaodeceliangjieguo。