运用固定量程的DMM令人懊丧，但这个简略的规划实例能够完成单一量程内从数μA到超越100mA的电流监控。
本规划实例已被证明十分有用，并且十分简略。只需三四个元件，就能够在单一量程内监控从数μA到超越100mA的电流。
我开发了一块依据PIC的电路板，需求监督它从两粒AA电池抽取的电流。虽然这块电路大多数时刻都处于待机状况，其升压转换器的30μA静态电流占功耗的首要部分，但它能够快速阅历突发的检测、显现和发送状况，抽取的电流在8mA到100mA之间。运用固定量程的DMM十分令人懊丧，主动量程也由于快速循环时刻和很短的作业时刻让我头疼。下述办法十分有用。
正如二极管公式IF ≅ I0 • exp(eVF/kT)界说的那样，二极管上的电压跟着流经的对数电流不断上升。其间IF是正向电流，IO是反向饱和电流，e是电荷(1.602×10-19 C)，VF是正向电压，T是温度(K)，k是波尔兹曼常数(1.380×10-23 J/K)。
依据咱们的意图，能够从中提取出以下公式：
VF ∝ logIF (在给定温度时)
分流二极管
现在，让咱们并一个带丈量外表的二极管。在电流很低时，它会指示流经外表而不是二极管的毫安级电流;而在大电流时，它会显现二极管上的电压，以及由此得出的电流对数(将二极管想像为一个自适应分流器)。因而外表刻度的底部是适当线性的，顶部具有满足的对数性质，中心则是过渡阶段，因而整个规模十分有用。
如图1所示，运用一个肖特基整流管、一个100μA/1.7kΩ外表和一个适宜的串联电阻就能够在单一量程内监控从10μA到超越100mA的电流，其指示的速度仅限于外表的摆速。
图1：一个肖特基整流管、一个100μA/1.7kΩ的外表和一个适宜的串联电阻
这种简略电路存在的问题常常比元件数量还多!除了需求高精度的校准进程，这个电路还有两个首要缺点：串联压降和温度安稳性。二极管的压降高达400mV，因而监控时最好运用新的或许充满电的电池，不然你的UUT或许显现电池电量低。也可将这个电路想像为一个便利的低电压检测测验电路，这样或许要添加一个短路开关。
添加额定的二极管
在刻度底部，简直一切电流都流经外表，受限于外表丈量组织的机械和磁温度系数，丈量的温度系数很低。但在较大电流时，咱们会看到二极管上有压降，当然正如二极管公式预示的那样，这个压降会以大约2mV/K的速度下降。这不只影响对数律的斜率，也影响线性到对数过渡点。此外，外表绕组占总串联电阻的很大一部分，铜在室温时的TCR为3930ppm/K。图2显现了1N5817分别在0℃、25℃和50℃时的差错与电流联系曲线。这些曲线考虑了丈量电路的TCR和二极管的温度系数，但疏忽了后者的任何自热效应。在较安稳的温度条件下则没有任何问题。
图2：差错与电流曲线
首要存在于D1中的自热实际上也没有问题。假定流过的电流是100mA，D1的压降是400mV：那就是40mW。依据数据手册，带稍长引脚和很多散热铜片的D0-41 1N5815的根本热阻是50K/W。将这些数据一同考虑进去，100mA时结点的温升才2°，适当于VF下降约4mV，或满刻度时约1%的差错。试着将二极管坚持为短的引脚和高的热质量。留意在导通的时分或许有很高的瞬态电流，由于这些会导致差错，直到结点温度再次冷却下来。
图3：添加二极管后的改善版别
图3添加了一个与外表丈量电路串联的额定二极管，是抵消温度系数的改善版别;图4显现了这个电路的曲线。留意，现在曲线的大部分是对数方式，那个额定的二极管有效地按捺了初始的线性区域。但是，该二极管的挑选适当要害，由于D2的正向电压应该稍低于D1，但其它特性应该匹配。这有点令人困惑。
图4：添加了一个二极管后的差错与电流曲线
LTspice所扮演的人物
LTspice来解救咱们了!我有幸碰到了D1选用10MQ060N和D2选用BAT54的组合——这是我仿真的榜首对器材。两者都很廉价，由LTspice建模，因而是引荐的器材。一对10MQ060N简直等同地作业(但一对BAT54则不能)。与其它器材的组合大多数时分会显现更差的温度改动和古怪的指示，因而在建立电路之前先要建模。假如外表的灵敏度和电阻适宜的话，R1能够省掉。D1和D2的热功能要共同，这样它们才干互相盯梢温度的改动。
硅P-N结二极管一般具有十分直的(log IF)/VF联系，肖特基的不直。这是由于它们的结构自身存在较高的串联电阻，在很低的电流时两者的联系更挨近线性而非对数，并且也有保护环来操控能够构成与肖特基结点并联的P-N二极管的电位梯度，然后软化大电流时的曲线。因而在实际运用中，准确的对数律会随电流和器材类型发生改动。虽然关于榜首个版别来说，一个用过的二极管或许就能够了，但鉴于这种电路不可避免的不准确性，关于双二极管规划仍是需求精挑细选。
由于我有一盒曾经留下来的廉价的100μA/1700Ω指示器，刚好适宜35mm x 14mm孔径，所以就用它们了。这类指示器很常见，十分紧凑也十分有用，并且它们的结构、线性度和单元之间的共同性也较好。
图5 图6：源自监督器、电池、固定和可变电阻以及DMM组合的校准点(右)。虽然外表不是很好，但基准点(左)很好地反响了实际情况。
图5中运用的校准点是通过组织监督器、电池、固定和可变电阻以及DMM的系列组合发生的。现有的测验刻度在适宜的点都做了符号，然后被消除和扫描，扫描被用作终究地图的样板。仿真成果用于发生图6中的基准点，成果很好地反响了实际，虽然外表较差。这些刻度能够节省时刻，但不像自己新做的那样准确(明显这些丈量结构需求不同的刻度)。调整R1能够微调校准(外表规定为±20%)。两种刻度都考虑了外表结构的非线性。
留意，我把这个称为“监督器”而不是“外表”，后边的用语对我来说应该具有更好的精度。不管怎样，现在我都将这些电路嵌入进了我的大多数开发项目乃至出产测验设备中，它们关于查找各种毛病和问题很有协助，包含从电源线短路到过错编码的上拉引脚等。
为了终究便利电流的监控，只需将适宜的二极管与电源的负端串联在一同然后监督它的正向压降就能够了。通过一些简略的校准后，你就能够与想要勘探的其它参数彻底同步地监控供电电流。
