歐姆定律對電流精確測量造成缺憾的解決方案

　　數字電壓表引入的誤差：

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

　　熱電動(dòng)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(shí)，就會(huì )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(lèi)及溫度差，通常為uW/℃的量級。熱電偶就是利用Seebeck熱電效應來(lái)測量溫度。但在使用分流器的電流測量中，Seebeck熱電效應會(huì )是常見(jiàn)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(fēng)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(xiàn)連接(圖3)，都可能構成意外的熱電偶接點(diǎn)，其溫度相關(guān)的偏置電壓對測量結果會(huì )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(huì )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(jìn)行精確的電流測量，首先應使用高品質(zhì)的電阻。對于普通的電阻，由于引線(xiàn)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(huì )相互矛盾，任何一個(gè)實(shí)際的測試系統可以測量的最大和最小電流值是有限的。

　　對于大電流，通過(guò)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P_D=I^2 R ，100A電流通過(guò)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(huì )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(huì )限制分流器電流測量的實(shí)際上限。在被測件端，實(shí)際輸入電壓等用電源輸出電壓將減去分流器和導線(xiàn)上的壓降。常用的方法是把電源遠端感應線(xiàn)跨過(guò)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，以穩定被測件端的電壓(圖4)。然而，如果出現電流的突然變化，分流器仍將導致瞬態(tài)電壓偏置，?V=?I×R，之后電源才會(huì )穩定到新的工作點(diǎn)。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。