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找出影响低电压丈量稳定性的差错源

电压表是一种测量两点间电势差的仪表,以伏特为单位。如何选择电压表许多种仪器可以测量电压,包括数字多用表(DMM),静电计和纳伏表。要

电压表是一种丈量两点间电势差的外表,以伏特为单位。

怎么挑选电压表

许多种仪器能够丈量电压,包含数字多用表(DMM),静电计和纳伏表。要想成功丈量电压,需求电压表的输入阻抗远远大于被测器材(DUT)的内部阻抗(源阻抗)。假如不是这样,电压表丈量的电压会比接入表曾经的电压更小。静电计有很高的输入阻抗(典型在100TΩ量级〔10014Ω〕,所以他们被用来丈量高电阻的电压,DMM和纳伏表能够丈量10MΩ或低源电阻的电压。纳伏电压表更适合丈量低内阻的源的小电压(毫伏或微伏)。

低电压丈量

当丈量较高电压时能够疏忽的偏置电压和噪声源,在低电压丈量时会带来很明显的差错。固定的偏压一般能够经过输入端短路,然后用仪器的回零(相对)功用来使其为零。下面几段中讨论会影响到低电压丈量的不稳定的差错源以及怎么使他们对丈量的影响最小。

热电动势

在低电压丈量中最常见的差错源是热电动势(热电EMFs),这是由导体的节点间温度的差异构成的(如图1)。

结构电路时导体都运用同种资料能够使生成的热电动势最小。例如,由铜的接线片或接线柱构成铜-铜触摸的结,这样会发生最小的热电动势。并且,结点有必要清洁,未被氧化。

在电路中使温度梯度降至最低也可削减热电动势。一个减小温度梯度的办法是将一切接点放在很挨近的当地并确保与一个公共的大热沉有好的热耦合。假如这样难以实现,就热耦合每一对相应的不同资料的接点使它们的温差最小,这也有助于减小热电动势。



Johnson 噪声

电压表能丈量的电压的极限的约束是由 Johnson(热)噪声决议的。这种噪声是与电子热运动发生的相关电压。一切的电压源都有内阻,这就会发生Johnson噪声。某一电阻发生的噪声电压巨细由下面的公式计算出:V= √4kTBR

k= Boltzmann,s 常数(1.38×10-23J/K)

T=源的绝对温度K

B=噪声带宽 Hz

R=源内阻Ω

从这个公式能够得知,Johnson噪声能够经过下降温度,减小丈量的带宽来减小。减小丈量的带宽相当于添加仪器的呼应时刻;因而,额定添加滤波,经过添加仪器的积分时刻(典型值为电源周期的整数倍)来减小带宽。

地线回路

当信号源和丈量仪器都连接到同一地线上时,地线回路就构成了(如图2a)。比如说这样一种状况,几台仪器在不同机架上,电源插在同一接线板上。经常在地线上的不同点处有不同电位。这个电位差–乃至很小的–就能构成电路中很大的电流并发生不期望的电压降。处理的办法是将整个丈量电路以一点接地。最简略的办法是阻隔DUT(源)并且为丈量体系找一个单一的杰出接地址,如图2b。要防止将活络丈量线路与运用中的其他仪器,机械设备及大功率设备接入同一地线体系。

磁场

磁场能在如下两种环境下发生虚伪电压:1)假如磁场随时刻改变,2)电路和磁场有相对运动(图3a)。导体在磁场中的运动,丈量体系中的元件引起的本地的交变电流,或磁场的有意的改变如磁阻丈量等都能发生改变的磁场。

为使感应出的磁感应电压最小,引线有必要被放置在一起并系紧以削减移动。双绞电缆从两方面减小磁场效应:一,减小磁场影响的闭环区域;二,双绞线上相邻闭环发生的电压极性相反能够相互抵消。(图3b)

低电阻丈量

低电阻(<10Ω)最好是用加电流源测电压的办法丈量。对极低电阻(微欧或更小)或其他有功率约束的当地,常常要用到纳伏表。因而,一切前面说到的低电压技能和差错源,在这里都适用。低电阻丈量还多些其他的差错源。

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