此前，我們介紹了兩種低功耗分析技術：電流無縫量程切換技術和長時間數(shù)據(jù)記錄技術。前者專注于解決智能設備中高速及高動態(tài)變化電流的精確測量問題，確保即使是快速變化的電流也能被精準捕捉。后者則能夠支持對電流進行長達數(shù)小時乃至數(shù)周的持續(xù)記錄，這對于評估產(chǎn)品的實際功耗以及電池續(xù)航能力至關重要。

這兩種技術均在使用電源而非電池為產(chǎn)品供電的情況下實施，通過對被測件總電流特性的精確測量，來有效分析和優(yōu)化設備的能耗表現(xiàn)。這樣的測試方法不僅保證了數(shù)據(jù)的準確性，同時也為開發(fā)更為節(jié)能高效的電子設備提供了有力支持。

但在智能產(chǎn)品電流分析的過程中，很多情況下需要對子電路或功能模塊進行電流的測試和分析。例如下圖這個物聯(lián)網(wǎng)模塊：

在這個模塊中，除了供電電池和電源管理之外，還集成了傳感器、天線、微控制器（MCU）、狀態(tài)顯示等多個組件。如果在研發(fā)過程中需要測量TP1、TP2、TP3和TP4這幾個節(jié)點的電流，以及分析它們之間的相互關系，應該采取怎樣的措施呢？

相信大多數(shù)工程師的第一反應是使用示波器搭配電流探頭進行測量。然而，正如我們之前討論的，盡管示波器具有很高的采樣速率，但在測量毫安（mA）以下的電流時，它基本上難以勝任。無論是設備的底噪水平還是動態(tài)范圍，都無法滿足從納安（nA）到微安（uA）級別的動態(tài)電流測量需求。因此，對于這類低電流的精確測量，我們需要尋找更為專業(yè)的測量工具和方法，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。先進的低電流測量儀器能夠提供更低的底噪和更高的靈敏度，從而實現(xiàn)對微小電流變化的精準捕捉。

還有工程師會選擇使用帶有50KHz數(shù)字化儀的數(shù)字萬用表，將其串聯(lián)到電路中以監(jiān)測從納安（nA）到毫安（mA）級別的寬動態(tài)范圍小電流。如果需要同時測量四個通道，就需要連接四臺這樣的設備，并通過上位機進行同步控制和數(shù)據(jù)采集。然而，一些工程師在實際嘗試之后不得不放棄這種方法，因為他們在實驗中遇到了被測設備出現(xiàn)工作異常、頻繁重啟甚至關機的問題。即便萬用表能夠顯示讀數(shù)，這些數(shù)值也常常不穩(wěn)定，導致難以獲取準確的測量結(jié)果。此外，多臺設備的同步操作復雜且繁瑣，進一步增加了測量難度。因此，盡管該方法理論上可行，但在實際應用中面臨諸多挑戰(zhàn)，使得許多工程師尋求更加穩(wěn)定和高效的替代方案。

問題出在哪里了呢？我們來看下圖

這是使用數(shù)字萬用表測量電流的一種常見方法，通過將電表串聯(lián)到電路中，并利用內(nèi)置的高精度分流器作為電流傳感器來監(jiān)測電流。根據(jù)不同的電流測量檔位，分流器的電阻值會有所不同。以是德科技（Keysight）34465A高性能六位半數(shù)字萬用表為例，該設備能夠提供精確的電流測量功能。在不同量程下，它使用相應精度的分流器來確保測量的準確性與可靠性。這種方法不僅能夠滿足從微安到毫安級別的寬動態(tài)范圍電流測量需求，同時還能保證較高的測量精度和穩(wěn)定性。通過這種方式，工程師可以有效地監(jiān)控電流變化，為電路設計和故障排查提供有力支持。

34465A 高性能六位半數(shù)字萬用表

在使用萬用表進行電流測量時，為了達到最佳的測量精度，設備會依據(jù)輸入信號的幅度自動調(diào)整量程。這種方法對于靜態(tài)電流的精密測量極為有用，因為它可以確保在任何給定時刻都選用最合適的量程以獲得最高精度的讀數(shù)。然而，在處理動態(tài)電流時，這種方法卻可能引發(fā)問題。當萬用表在不同量程之間切換時，實際上是在不斷改變“取樣電阻”的阻值，這種變化可能會干擾電路的正常工作，導致工作異常、頻繁重啟，甚至使設備關機。因此，盡管自動量程調(diào)整功能在靜態(tài)或穩(wěn)定電流測量中表現(xiàn)出色，但在動態(tài)電流監(jiān)測場景下，它可能不是最佳選擇，需要考慮其他更適合動態(tài)電流測量的解決方案。

能否將具有無縫量程切換技術的N6781A電源模塊串在回路中，用于每個功能模塊動態(tài)電流的測量呢？答案是肯定的。

使用N6781A作為電流測量設備，不僅可以精確測量從納安（nA）到安培級的寬動態(tài)范圍變化電流，而且還能有效克服傳統(tǒng)電流表由于使用“取樣電阻”而帶來的分壓問題，并突破了傳統(tǒng)設備20V電壓限制的瓶頸。當N6781A在電流測量模式下工作時，通過將電壓設置為0，可以在輸入和輸出端子之間維持0V的電壓差。這種方法不僅保證了對高動態(tài)范圍電流測量的準確性，同時也避免了因電壓降而導致的測量誤差，從而提供更為可靠和精確的電流監(jiān)測結(jié)果。這種特性使得N6781A成為評估復雜電路及動態(tài)電流變化的理想選擇。

在N6705C中，可以安裝4個N6781A SMU模塊，因此，它可以同步監(jiān)測4路電流；或者，用其中一路供電并測量總電流，其它的用于各路電流的測量，可以極大方便測試和驗證工作。同時，由于N6781A 為差分輸出并浮地，所以和通用萬用表一樣，不必擔心接地帶來的問題。