低電流測量技巧

隨著現(xiàn)代電池供電設(shè)備和集成電路變得更加環(huán)保和節(jié)能，人們越來越需要進(jìn)行高靈敏度、低電平的電流測量，以確保這些設(shè)備的電流消耗在可接受的范圍內(nèi)。需要準(zhǔn)確測量功耗的關(guān)鍵應(yīng)用是電池供電的應(yīng)用程序，例如無線移動設(shè)備和消費類電子產(chǎn)品。為了最大程度地延長電池壽命，工程師需要在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)最小化功耗。功率定義為P=VXI。降低器件功耗的關(guān)鍵因素是降低固定電源電壓水平的平均電流消耗。

測量電池供電的移動設(shè)備(如手機或平板電腦)的電流消耗的主要挑戰(zhàn)是，電流信號的動態(tài)范圍非常寬。移動設(shè)備通常在活動狀態(tài)和空閑或待機電流模式之間來回切換，在活動狀態(tài)下，它會產(chǎn)生非常高的快速峰值電流，而在空閑或待機狀態(tài)下，它會產(chǎn)生非常小的直流和交流電流。

圖1.GSM手機打電話時測量的電流。

圖1顯示了GSM手機打電話時測量的電流漏，有源電流峰值高達(dá)~2A，在空閑模式下，電流漏極小

用示波器測量電流的一個簡單方法是使用卡式電流探頭(如Keysight的1147B或N2893A)直接監(jiān)測進(jìn)入設(shè)備的電流。

不幸的是，這種方法不適合測量在亞毫安和幾安培之間快速變化的微小電流，因為鉗位式電流探頭的動態(tài)范圍和靈敏度有限，只能測量幾毫安的電流。在測量手機電流消耗量的例子中，空閑狀態(tài)的電流不太可測，因為它被埋在探頭噪聲中。

此外，為了進(jìn)行更精確的測量，人們有時會去磁化探頭，以消除探頭核心的剩余磁場，并補償任何鉗位電流探頭的直流偏移。這種額外的校準(zhǔn)程序使鉗位電流探頭使用起來很麻煩。

新的N2820A系列高靈敏度電流探針從Keysight技術(shù)解決需要高靈敏度的電流測量與廣泛的動態(tài)范圍。由于當(dāng)今的應(yīng)用環(huán)境需要極小的外形尺寸，這些探頭還具有與被測設(shè)備(DUT)物理連接的優(yōu)點。新型N2820A/21AAC/DC電流探頭提供業(yè)界最高的電流檢測靈敏度，可測量50μa，最大電流范圍為5A。

圖2.用示波器測量電流的一個簡單方法是使用卡式電流探頭，如Keysight的1147B或N2893A。

Keysight的N2820A2通道高靈敏度電流探頭探頭內(nèi)部有兩個具有不同增益設(shè)置的并行差分放大器，低增益?zhèn)瓤勺屇榭凑麄€波形或波形的“縮放”視圖，高增益放大器提供“縮放”視圖以觀察極小的電流波動，例如手機的空閑狀態(tài)。N2820A/21A電流探頭專為測量DUT內(nèi)的電流流動而優(yōu)化，以表征子電路，使用戶能夠查看快速寬動態(tài)電流波形中的大信號和細(xì)節(jié)。

該探頭提供了一種將探頭連接到DUT的創(chuàng)新方法。提供的Make-Before-Break (MBB)連接器允許您快速探查DUT上的多個位置，而無需焊接或拆卸引線。MBB接頭可以安裝在目標(biāo)板上，也可以從 DUT 引出。它適合標(biāo)準(zhǔn)的0.1"間距通孔，用于0.025"的方形引腳。用戶應(yīng)相應(yīng)地規(guī)劃其PCB布局。MBB 是一種很好的方法，可以在不中斷被測電路的情況下，輕松地在目標(biāo)板上的多個位置進(jìn)行連接和斷開。

創(chuàng)新并未就此止步。在捕獲到當(dāng)前波形后，您現(xiàn)在需要計算系統(tǒng)隨時間變化的平均電流消耗。是德科技的Infiniium 和InfiniiVision 示波器可提供曲線下的面積測量(電荷)，您可輕松計算隨時間變化的安時(安培小時)總電流消耗。安時是衡量電池電存儲容量的單位。一安時等于一安培電流流過一小時。

現(xiàn)在有了N2820A/21A電流探頭，電池供電產(chǎn)品測試的工程師們能夠以前所未有的方式看到動態(tài)電流波形的細(xì)節(jié)和整體情況,而不再使用傳統(tǒng)的鉗形電流探頭。

圖3.新的N2820A/21A交流/直流電流探頭在示波器電流探頭中提供了業(yè)界最高的靈敏度。

圖4所提供的“斷路前制造”MBB)連接器允許您快速探測DUT上的多個位置，而無需焊接或拆除導(dǎo)線。

圖5.Keysight的Infiniium和InfiniiVision示波器提供曲線下的面積測量(電荷)，您可以輕松地計算出隨時間變化的安培小時(AmperexHour)的總電流消耗。

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審核編輯 黃宇