在很多丈量作业中，需求对电压和电流进行精确丈量，并依据丈量成果来核算器材功率及其它电气参数，例如功率功率测验和电池功耗剖析等。这些丈量往往需求总差错到达乃至低于0.1%的丈量精度。但实践进程中，总丈量精度会受限于丈量进程中的若干个要素的约束，包含分流器、引线、丈量环境、以及数字万用表本身。
数字万用表可对电流进行十分精确的丈量，可是当电流超越10A时，许多数字万用表内置电流表的量程或许就不够用了。这时人们或许会选用卡钳式电流探头丈量电流。这个办法的运用方便，但精度有限，大约0.5%~1%，并且短时刻内就会发生漂移，有必要常常进行手动归零。因而，要丈量几十至上百安培的电流，工程师一般运用分流电阻，构建定制解决方案，运用欧姆定律，通过分流电阻值和丈量的压降，核算出电流值。可是这种办法会引进许多差错，有必要花费很多精力运用外部手法验证测验成果，但即便这样，也很难确认终究的精度。因而，大电流和动态电流的精确丈量，是十分具有挑战性的。
缺点原因
市场上常见的高精度电阻分流器的标称技术指标能够到达0.5%，乃至有些可低至0.1%的差错。但即便只要0.1%差错的分流器，在未考虑其它或许引进的差错之前，就会让咱们难以完成0.1%总丈量差错的方针。更为严重的是，由于分流器的阻值会跟着温度发生改动，而咱们无法调整它的肯定电阻值来校准它，而有必要进行更多的表征。一起，有必要用高精度的万用表来丈量电压和电阻的改动。一般的数字万用表由于分辨率的约束，不能直接用于精确表征毫欧级的分流器。
那么，如何来精确表征一个分流器呢?一种办法是将其与预先表征过的分流器串联，运用程控电源为该串联电路施加电流。运用串联电路中已知特性的分流器来丈量电流，再丈量需求表征的分流器上的电压，便可核算出这个分流器的电阻。在表征进程中，您有必要等候分流器到达热平衡，以获取这个分流器受温度影响而发生的改动值。在一个电流值完结表征后，随即需求按必定的步进进步电流值，再重复这个进程，直到最大的预期电流值，以表征分流器逐步添加的自热效应。这个进程极端耗时耗力。
有一点有必要考虑的是，鉴于分流器的电阻值仅为毫欧级，所以电路引线中的电阻也不容忽视。在运用10m?分流器时，即便引线额定添加只是10??电阻，也会导致差错添加0.1%.为了防备引线电阻值加到被表征的分流器电阻值上，然后影响丈量成果，应该运用4线Kelvin衔接办法。
图1：运用Kelvin 4线衔接的分流电阻器。
温度改动引进的差错：
当温度改动时，一切电阻器的值都会发生或多或少的漂移(图2)。这种效应被量化为电阻温度系数(TCR)，单位一般为ppm/℃(见公式1)。一般铜线的TCR大约为4000ppm/℃。精细型分流器运用特别合金进行补偿，将TCR下降到最低水平，能够完成10ppm或更超卓的功能。但是，TCR绝不会减小到0，所以您有必要核算其效应，特别是在电阻器功耗到达数瓦的时分，以确保环境温度改动或自热导致的温度上升不会危害丈量精度。关于25ppm电阻器，温度每上升40℃，差错将添加0.1%.此外，由于电阻随温度而改动，在电流发生改动之后，分流器两头电压的显现值需求很长的时刻才干安稳下来，直到分流器到达热平衡。热安稳时刻取决于分流器资料的形状、质量和热导率。关于物理尺度较大的器材，它们或许长达几分钟。由于等候分流器温度安稳需求时刻，这将会严重影响测验速度。
图2：分流电阻的热漂移。
数字电压表引进的差错：
尽管高功能数字电压表能够丈量微伏级电压，可是在低信号电平常，数字电压表本身的偏置差错是决议分流器体系整体精度的最重要原因。数字电压表的丈量差错包含了读数差错和偏置差错。偏置差错是有外表本身决议的，与选用的量程和温度有关，而与被丈量的信号无关，这个值一般在微伏级。因而，这就决议了数字电压表在丈量分流器的低电压信号时，存在一个不行小视的差错下限。
热电动势引进的差错：
当电路由两种不同金属构成，并且在不同端存在温度差时，就会发生热电效应，即Seebeck电压。Seebeck电压的巨细取决于触摸的金属品种及温度差，一般为uW/℃的量级。热电偶便是运用Seebeck热电效应来丈量温度。但在运用分流器的电流丈量中，Seebeck热电效应会是常见的偏置差错源。要最大极限减小热电效应，有必要慎重挑选资料，坚持体系的等温状况。因而，您应尽量让分流器丈量电路远离或许导致温度改动的热源，例如散热电扇排出的气流，并尽或许下降分流器本身的功耗。衔接器的电镀触头、继电器到分流器合金的铜线衔接(图3)，都或许构成意外的热电偶接点，其温度相关的偏置电压对丈量成果会发生晦气影响。例如：关于3.33uV/℃的资料，一旦温度改动3℃，就会发生10uV的Seebeck偏置电压，或许导致10 mV的信号丈量发生0.1%差错。
图3：自热导致分流器温度上升。
挑选分流器
要进行精确的电流丈量，首先应运用高品质的电阻。关于一般的电阻，由于引线电阻、较大的TCR、以及非抱负的特性，最好不要运用它作为电流丈量的分流器。此外，丈量大、小电流的要求会彼此对立，任何一个实践的测验体系能够丈量的最大和最小电流值是有限的。
关于大电流，通过将分流器的功耗约束到恰当水平，以此确认该分流器的电流丈量上限。依据P_D=I^2 R，100A电流通过1m?电阻将耗费10W功率，发生100mV的压降。在10W功耗条件下，TCR或许会导致分流器的电阻值发生十分大的改动，需求运用散热器，或更大体积的器材以约束温度的上升。
分流器上的瞬态压降或许也会约束分流器电流丈量的实践上限。在被测件端，实践输入电压等用电源输出电压将减去分流器和导线上的压降。常用的办法是把电源远端感应线跨过分流器，衔接到被测件端。这样电源能够供给额定的补偿电压，以安稳被测件端的电压(图4)。但是，假如呈现电流的忽然改动，分流器仍将导致瞬态电压偏置，?V=?I×R，之后电源才会安稳到新的作业点。分流器瞬态压降与电源固有的瞬态压降相叠加，有或许导致被测件重置或发生其它错误行为。
图4：包含远端感应衔接的电源。
关于小电流的丈量，依据V=I×R，有必要运用大分流电阻以使生成的满足高的偏置电压，下降丈量差错，供给丈量精度。假如丈量的电流是改动的，有大电流和小电流，在运用单分流器体系的时分，就或许呈现问题。一方面，需求分流器能适用于满足高的电流，需求战胜功耗和瞬态呼应要素的约束。另一方面，在小电流的丈量时又要确保满足的精度，但这时，数字电压表和Seebeck热偏置电压形成的差错将是不行承受的。
您或许想再运用一个额定的分流器和旁路开关，为小电流丈量生成较大的、更简单丈量的电压信号。但是，将这个额定的分流器切换到电路中进行丈量，需求进行很多编程作业，由于它有必要与被测件活动导致的电流改动坚持同步。在大分流器上，意外的高瞬态电流或许导致电源电压下降，形成被测件中止作业。假定抱负的大电流旁通开关能够完成，那么忽然添加或减少被测件电流途径中的阻抗，仍有或许导致电源体系的输出瞬变。
代替解决方案
鉴于规划和精确验证分流体系的困难性，咱们能够更多来重视一下高功能电源一般内置的、杰出的计量级丈量手法。Agilent N7900A电源系列能够丈量高达200A的电流，而增益差错不超越0.04%.先进的规划不只确保了电流和电压丈量精度，它们还在极限环境条件下通过测验和标定。此外，N7900A系列还选用了热模型，来实时估量分流元件的温度，并对温度导致的差错进行数字校对。与未进行任何补偿的体系比较，这个进程可改进精度，并极大缩短测验时刻。N7900A系列内部还具有无缝切换的高电流和低电流量程，可方便地对高动态电流进行丈量，无需运用外部分流器和相关的控制电路。从丈量视点来看，量程改动不会对电源输出发生任何搅扰，完全是没有连续和毛刺的。
总归，在运用分流器和数字万用表构成的体系中，要完成高精度电流丈量，其杂乱程度远远超越依据欧姆定律大略核算的进程。不计其数的差错源会导致丈量的肯定精度远远低于数字万用表的理论功能，一起温度的影响也使可重复性明显下降。考虑到这些差错，对成果进行验证需求投入很多时刻、设备和专业技术。
