大多數(shù)便宜的手持式萬(wàn)用表的測(cè)量范圍從幾安培到幾百安毫安。雖然通常很方便，但這種儀表不足以進(jìn)行靈敏的電流測(cè)量。但是有一個(gè)解決方案。通過(guò)以下項(xiàng)目，您可以使用簡(jiǎn)單，低成本的電路將電流測(cè)量范圍從毫安下降到納安和皮安范圍。
最便宜的手持式萬(wàn)用表具有電流測(cè)量功能。這些儀表的測(cè)量范圍從幾安培下降到單位數(shù)毫安，有時(shí)延伸到微安范圍。雖然這種測(cè)量能力對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠，但有時(shí)需要更靈敏的電流測(cè)量。有些儀表可以測(cè)量更低的電流水平，但這些儀表也更昂貴，并且通常專用于這一個(gè)測(cè)量功能。 本文的目標(biāo)是通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單，低成本的電路將基本手持電流測(cè)量范圍從毫安下降到納安和皮安范圍。首先，我們上海自動(dòng)化儀表股份有限公司將描述幾種類型的電流源及其相關(guān)的性能特性，這些特性會(huì)影響測(cè)量電路。然后，我將展示以低成本提供高性能的實(shí)用電路。將分析這些電路中的每一個(gè)以確定可預(yù)期的測(cè)量性能水平。還將討論所有電路技術(shù)共同的一般設(shè)計(jì)問(wèn)題，并將提供推薦的電路組件和布局技術(shù)。最后，將討論兩個(gè)電路，這兩個(gè)電路經(jīng)過(guò)構(gòu)建和測(cè)試，以展示測(cè)量納安級(jí)和皮安電流的理想目標(biāo)。 當(dāng)前來(lái)源 圖1顯示了幾種類型的電流源。圖1a是電氣工程師稱之為理想電流源的象征。它可以在輸出端具有任何電流水平，輸出阻抗是無(wú)限的。結(jié)果是輸出電流完全不受測(cè)量電路特性的影響。當(dāng)然，沒(méi)有實(shí)際的電流源是理想的，但這仍然是用于近似實(shí)際電路的有用概念，并且用作諸如PSPICE的電路仿真程序中的源。
圖1：電流源：理想（a），半導(dǎo)體（b）和電阻（c）
圖1b顯示了使用半導(dǎo)體晶體管（雙極或FET）的電流源。在這個(gè)電路中，輸出阻抗不是無(wú)限的，但仍然可能很高（兆歐）。這意味著雙極晶體管的集電極或FET晶體管的漏極處的變化電壓對(duì)輸出電流幾乎沒(méi)有影響，只要該電壓不足以影響晶體管操作即可。
圖1c是電流源中最不理想的。電流由電阻器R2兩端的電壓差產(chǎn)生。由測(cè)量電路產(chǎn)生的任何測(cè)量電壓直接影響源電阻器兩端的電壓差。這會(huì)改變測(cè)量的電流，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。話雖如此，上海自動(dòng)化儀表有限公司儀器在低水平測(cè)量手冊(cè)中使用這種電流源模型來(lái)定義他們所謂的反饋電流表（也是跨阻抗放大器）。很可能在現(xiàn)實(shí)世界的電路中，這個(gè)模型是描述大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用的模型。
雖然剛才描述的電流源不是測(cè)量電路本身的一部分，但了解它們的局限性是有幫助的，這樣測(cè)量電路可以設(shè)計(jì)成盡可能少地干擾電流源。以這種方式，最小化測(cè)量誤差。
電流測(cè)量電路
過(guò)去，電流直接用動(dòng)圈式儀表測(cè)量。現(xiàn)在使用半導(dǎo)體技術(shù)，電壓是直接測(cè)量的參數(shù)。首先通過(guò)流過(guò)負(fù)載電阻將要測(cè)量的電流轉(zhuǎn)換為電壓。然后測(cè)量合成電壓，并與負(fù)載電阻一起用于計(jì)算輸入電流。
圖2：電流測(cè)量電路：電阻（a），互阻抗（b）和積分器（c）
圖2和圖3顯示了幾種用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓的電路技術(shù)。圖2顯示了基本技術(shù)，而圖3顯示了對(duì)這些基本電路中的兩個(gè)的修改，這些電路可以提供更準(zhǔn)確的結(jié)果并擴(kuò)展測(cè)量范圍。這些電路中使用的輸入電流符號(hào)與圖1中使用的理想電流源符號(hào)相同；但在這種情況下，它用于顯示輸入電流連接到測(cè)量電路的位置，并且可以表示任何所描述的電流源。
圖3：改進(jìn)的電流測(cè)量電路：改進(jìn)的電阻（a）和改進(jìn)的互阻抗放大器（b）
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