歐姆定律對電流精確測量造成缺憾的解決方案

　　數(shù)字電壓表引入的誤差：

　　雖然高性能數(shù)字電壓表能夠測量微伏級電壓，但是在低信號電平時，數(shù)字電壓表自身的偏置誤差是決定分流器系統(tǒng)總體精度的最重要原因。數(shù)字電壓表的測量誤差包括了讀數(shù)誤差和偏置誤差。偏置誤差是有儀表本身決定的，與選用的量程和溫度有關，而與被測量的信號無關，這個值通常在微伏級。因此，這就決定了數(shù)字電壓表在測量分流器的低電壓信號時，存在一個不可小視的誤差下限。

　　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(fā)生熱電效應，即Seebeck電壓。Seebeck電壓的大小取決于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熱電效應會是常見的偏置誤差源。要最大限度減小熱電效應，必須謹慎選擇材料，保持系統(tǒng)的等溫狀態(tài)。因此，您應盡量讓分流器測量電路遠離可能導致溫度變化的熱源，例如散熱風扇排出的氣流，并盡可能降低分流器自身的功耗。連接器的電鍍觸頭、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(chǎn)生不利影響。例如：對于3.33uV/℃的材料，一旦溫度變化3℃，就會產(chǎn)生10uV的Seebeck偏置電壓，可能導致10 mV的信號測量產(chǎn)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。對于普通的電阻，由于引線電阻、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系統(tǒng)可以測量的最大和最小電流值是有限的。

　　對于大電流，通過將分流器的功耗限制到適當水平，以此確定該分流器的電流測量上限。根據(jù)P_D=I^2 R ，100A電流通過1m?電阻將消耗10W功率，產(chǎn)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(fā)生非常大的變化，需要使用散熱器，或更大體積的器件以限制溫度的上升。

　　分流器上的瞬態(tài)壓降可能也會限制分流器電流測量的實際上限。在被測件端，實際輸入電壓等用電源輸出電壓將減去分流器和導線上的壓降。常用的方法是把電源遠端感應線跨過分流器，連接到被測件端。這樣電源可以提供額外的補償電壓，以穩(wěn)定被測件端的電壓(圖4)。然而，如果出現(xiàn)電流的突然變化，分流器仍將導致瞬態(tài)電壓偏置，?V=?I×R，之后電源才會穩(wěn)定到新的工作點。分流器瞬態(tài)壓降與電源固有的瞬態(tài)壓降相疊加，有可能導致被測件重置或產(chǎn)生其它錯誤行為。

　　圖4：包括遠端感應連接的電源。