導讀：在眾多測量工作中，需要對電壓和電流進行精確測量，並根據測量結果來計算器件功率及其它電氣參數，例如功率效率測試和電池功耗分析等。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/270510.htm這些測量往往需要總誤差達到甚至低於0.1%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干個因素的制約，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，但是當電流超過10A時，許多數字萬用表內置電流表的量程可能就不夠用了。這時人們可能會採用卡鉗式電流探頭測量電流。這個方法的使用方便，但精度有限，大約0.5%~1%，而且短時間內就會產生漂移，必須經常進行手動歸零。因此，要測量幾十至上百安培的電流，工程師通常使用分流電阻，構建定製解決方案，利用歐姆定律，通過分流電阻值和測量的壓降，計算出電流值。但是這種方法會引入許多誤差，必須花費大量精力使用外部手段驗證測試結果，但即使這樣，也很難確定最終的精度。因此，大電流和動態電流的精確測量，是非常具有挑戰性的。
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。但即便只有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%總測量誤差的目標。更為嚴重的是，由於分流器的阻值會隨著溫度發生變化，而我們無法調整它的絕對電阻值來校準它，而必須進行更多的表徵。同時，必須用高精度的萬用表來測量電壓和電阻的變化。普通的數字萬用表由於解析度的限制，不能直接用於精確表徵毫歐級的分流器。
那麼，如何來精確表徵一個分流器呢?一種方法是將其與預先表徵過的分流器串聯，使用程控電源為該串聯電路施加電流。使用串聯電路中已知特性的分流器來測量電流，再測量需要表徵的分流器上的電壓，便可計算出這個分流器的電阻。在表徵過程中，您必須等待分流器達到熱平衡，以獲取這個分流器受溫度影響而發生的變化值。在一個電流值完成表徵後，隨即需要按一定的步進提高電流值，再重複這個過程，直到最大的預期電流值，以表徵分流器逐漸增加的自熱效應。這個過程極其耗時耗力。
有一點必須考慮的是，鑑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10m?分流器時，即使引線額外增加僅僅10??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徵的分流器電阻值上，從而影響測量結果，應該使用4線Kelvin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4000ppm/℃。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%.此外，由於電阻隨溫度而改變，在電流發生變化之後，分流器兩端電壓的顯示值需要很長的時間才能穩定下來，直到分流器達到熱平衡。熱穩定時間取決於分流器材料的形狀、質量和熱導率。對於物理尺寸較大的器件，它們可能長達幾分鐘。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。
圖2：分流電阻的熱漂移。
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