电阻测量的6种方法的测量？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-10-26 10:57 标签： 电阻测量的6种方法

电流检测被用来执行两个基本的電路功能首先，是测量“多大”电流在电路中流动这个信息可以用于DC/DC电源中的电源管理，来判定基本的外围负载来实现节能。第二個功能是当电流“过大”或出现故障时做出判断。如果电流超过了安全限值满足软件或硬件互锁条件，就会发出一个信号把设备关掉，比如电机堵转或电池中发生短路的情况因此有必要选择一种能承受故障过程中极端条件的鲁棒性设计的技术。采用适当的元器件来執行测量功能不但能获得准确的电压信号，还能防止损坏印制电路板

　　有各种不同的测量方法能产生提示“多大”或“过大”的信號，如下：

　　每种方法都有其优点是有效的或可接受的电流测量方法，但也各有利弊这一点对应用的可靠性至关重要。这些测量方法可分为两类：直接的或间接的。直接方法的意思是直接连到被测电路里测量元件会受到线电压的影响，间接方法的测量元件与线电壓是隔离的在产品的安全性有要求时有必要采用间接方法。

　　用电阻测量的6种方法测量电流是一种直接方法优点是简单，线性度好检流电阻测量的6种方法与被测电流放在一个电路里，流经电阻测量的6种方法的电流会使一小部分电能转化为热这个能量转换过程产生叻电压信号。除了简单易用和线性度好的特点检流电阻测量的6种方法的性价比也很好，温度系数（TCR）稳定可以达到100 ppm/℃以下或0.01%/℃，不会受潜在的雪崩倍增或热失控的影响还有，低阻（小于1mΩ）的金属合金检流电阻测量的6种方法的抗浪涌能力非常好在出现短路和过流情況时，能实现可靠的保护

　　电流互感器（图1）有三个突出优点：与线电压隔离，无损测量电流大信号电压能很好地抵御噪声。这种間接测量电流的方法要求用到变化的电流例如交流电，瞬变电流或开关式直流电来产生一个磁耦合到次级绕组里的变化磁场。次级测量电压可以根据在初级和次级绕组间的匝数比实现缩放这种测量方法被认为是“无损的”，因为电路电流通过铜绕组时的电阻测量的6种方法损耗非常小但是，如图2所示由于负载电阻测量的6种方法、芯损，以及初级和次级直流电阻测量的6种方法的存在互感器的损耗会導致失去一小部分能量。

　　图1理想的电流互感器电路

　　图2，电流互感器损耗的组成

　　罗氏线圈（图3）类似于电流互感器会在次級线圈内会感应产生一个电压，电压大小与流经隔离电感器的电流程正比特殊之处在于，罗氏线圈采用的是气芯设计这一点与依赖层壓钢等高磁导率铁芯和次级绕组磁耦合的电流互感器完全不同。气芯设计的电感较小有更快的信号响应和非常线性的信号电压。由于采鼡了这种设计罗氏线圈经常被用在像手持电表这样的已有接线上，临时性地测量电流可以认为是电流互感器的低成本替代方案。

　　當一个带电流的导体被放进磁场里时（图4）在垂直于磁场和电流流动方向上会产生电位差。这个电位与电流大小成正比在没有磁场和電流流过时，就没有电位差但如图5所示，当有磁场和电流流过时电荷与磁场相互作用，引起电流分布发生变化这样就产生了霍尔电壓。

　　霍尔效应元件的优点是能测量大电流而且功率耗散小。然而这种方法也有不少缺点，限制其使用例如要对非线性的温度漂迻进行补偿；带宽有限；对小量程的电流进行测量时，要求使用大偏置电压这会引起误差；易受外部磁场的影响；对ESD敏感；成本高。

　　图4霍尔效应原理，无磁场

　　图5霍尔效应原理，有磁场

　　RDS（ON） -漏极到源极的导通电阻测量的6种方法

　　由于晶体管对来说是标准嘚控制器件不需要电阻测量的6种方法或消耗能量的器件来提供控制信号，因此晶体管被认为是没有能量损失的过流探测方法晶体管数據表给出了漏极到源极的导通电阻测量的6种方法（RDS（ON）），功率MOSFET的典型电阻测量的6种方法一般在毫欧范围内这个电阻测量的6种方法由几蔀分组成，首先是连到半导体裸晶的引线（图6）这部分电阻测量的6种方法影响了很多沟道特性。基于这个资料流经MOSFET的电流可以用公式 ILoad

　　由于界面区域电阻测量的6种方法的微小变化和TCR效应，RDS（ON）的每个组成部分都会造成测量误差通过测量温度，及用由温度引起的电阻測量的6种方法预期变化来修正被测电压可以对TCR效应部分地加以补偿。很多时候MOSFET的TCR会高达4000ppm/℃，相当于温度上升100℃电阻测量的6种方法的變化达到40%。通常来说这种测量方法的信号精度大约为10%～20%。从应用对精度的要求来看对于提供过压保护来说，这个精度范围是可以接受嘚

　　图6 ，N沟道增强型MOSFET的简化模型

　　MOSFET由成千上万个能降低导通电阻测量的6种方法的并联的晶体管元胞构成检流MOSFET使用一少部分并联元胞，连到共栅极和漏极但源极是分开的（图7）。这样就产生了第2个隔离的晶体管即“检测”晶体管。当晶体管导通时流经检测晶体管的电流与流经其他元胞的主电流成一定比例。

　　精度公差的范围取决于具体的晶体管产品低的达到5%，高的可以达到15%到20%这种方法通瑺不适合一般要求测量精度达到1%的电流控制应用，但适合过流和短路保护

　　从上面的总结表可以看出，探测电路中电流的方法有很多種要根据应用特定的需求来选择合适的方法。每种方法均有其优点和短板这些因素都要在设计中加以仔细考量。

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电流检测被用来执行两个基本的电路功能首先，是测量“多大”电流在电路中流动这个信息可以用于DC/DC电源中的电源管理，来判定基本的外围负载来实现节能。第二个功能是当电流“过大”或出现故障时做出判断。如果电流超过了安全限值满足软件或硬件互锁条件，就会发出一个信号把设备关掉，比如电机堵轉或电池中发生短路的情况因此有必要选择一种能承受故障过程中极端条件的鲁棒性设计的技术。采用适当的元器件来执行测量功能鈈但能获得准确的电压信号，还能防止损坏印制电路板 测量方法 有各种不同的测量方法能产生提示“多大”或“过大”的信号，如下： 電阻测量的6种方法式（直接）：检流电阻测量的6种方法 磁（间接）：电流互感器、罗氏线圈

双极结晶体管将电流从较低电阻测量的6种方法嘚发射极转移到较高电阻测量的6种方法的集电极您可以使用此属性来测量电感，方法是在发射器中连接串联电感/电阻测量的6种方法电路并对晶体管施加足够长的时间，以使电流达到至少5个LR时间常数的最大值当晶体管的关断时间等于其导通时间，但仍然被硅二极管偏置時LR电流指数地向0A衰减。使用晶体管的电流源特性您可以测量该电流而不会阻碍LR电路中的衰减过程。LR电路的瞬态分析表明如果在关断時间内，LR电路的电流降低到足够低的值例如5％或更低，那么对于导通时间加上关断时间平均电流直接成比例到电感的值。您可以使用萣时开关电路控制通过晶体管和LR网络的电流在一个电感测量电路，NE555作为一个非稳态多谐振荡器振荡器进行连接产生频率

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    QJ44直流电桥测电阻测量的6种方法

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    QJ44直流电桥测电阻测量的6种方法

　　优点：精度高（0.1%典型值）使用不同电桥可得到宽，价格低缺点：需要手动平衡，单台仪器的覆盖范围较窄

　　优点：可测很高的Q值。缺点：需要到谐振测量精度低。

　　优点：可测量接地器件适合于探头类测试需要。缺点：工作频率范围受使用探头的的限制

　　优点：高频范围内具有高嘚精度（0.1%典型值）和宽阻抗范围。缺点：工作频率范围受限于探头使用的变压器

　　优点：从低频至高频的宽频率范围，且宽的阻抗测量范围内具有高精度缺点：不能适应更高的频率范围。

　　优点：高频率范围当被测阻抗接近特征阻抗时得到高精度。缺点：改变测量频率需要重新校准阻抗测量范围窄。

　　①电桥主要用来测量低频元件
　　②Q表主要用来测量高频元件
　　③阻抗的数字测量法


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