以仿真實(shí)驗(yàn)為主,解析電容與電感對(duì)電流測(cè)試會(huì)有什么影響

　在實(shí)際的測(cè)試應(yīng)用中，外圍條件存在很多局限性，接觸電阻、寄生電容和寄生電感無(wú)處不在，這些因素都會(huì)對(duì)測(cè)試造成影響?！”疚膶⑦M(jìn)行一次仿真實(shí)驗(yàn)，我們會(huì)從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中了解在實(shí)際電流測(cè)試中電容和電感會(huì)對(duì)它產(chǎn)生什么影響，

　　做過(guò)測(cè)試的人都知道，當(dāng)我們要測(cè)試電流的時(shí)候，如果在測(cè)試端加了電容，特別是較大的電容后，電流測(cè)試就變得不穩(wěn)定，有可能測(cè)試值偏大，也有可能需要等到更長(zhǎng)的時(shí)間才可能測(cè)試到穩(wěn)定的電流值，這里面還不包含電容本身的漏電。

　　在這里，我們一起做一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)。

　　假設(shè)我們需要測(cè)試某個(gè)電阻的大小，我們采用加壓測(cè)流的方式進(jìn)行測(cè)試。我們假設(shè)這個(gè)電阻R1的大小為100K左右，我們施加在電阻兩端的電壓 V1=5V，通過(guò)測(cè)試通過(guò)R1（100K）的電流，我們就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電阻來(lái)。如果是在比較理想的條件下，我們可以很容易就測(cè)試到50uA左右的電 流，然后通過(guò)計(jì)算得到100K的電阻。

　　然而，在實(shí)際的測(cè)試應(yīng)用中，由于接觸電阻、電感和電流的存在，都會(huì)對(duì)測(cè)試造成影響。

　　因?yàn)樵趯?shí)際測(cè)試中可以采用開(kāi)爾文的方式進(jìn)行測(cè)試，是可以消除接觸電阻的影響的，所以，在這里，只考慮電容和電感的影響。

　　請(qǐng)大家看以下的仿真電路（采用了LTspice IV免費(fèi)仿真軟件，點(diǎn)擊這里下載），我們需要測(cè)試通過(guò)R1的電流，而這個(gè)電流實(shí)際上是測(cè)試源V1本身測(cè)量到的。在實(shí)際條件下，測(cè)試源和需要測(cè)試的電阻之間，不可避免的存在寄生電感和寄生電容，我們分別定義為L(zhǎng)1和C1。

　　我們可以預(yù)設(shè)一下L1=10nH，C1=10nF，我們假設(shè)V1從0V上升到5V的rising time為1mS。

　　跑一下仿真，我們檢測(cè)一下通過(guò)V1的電流（測(cè)試源測(cè)試到的電流），得到的仿真結(jié)果如下：

　　我們可以發(fā)現(xiàn)，電流的峰值達(dá)到了100uA左右（不考慮電流方向），而穩(wěn)定后的電流值應(yīng)該是50uA左右。為什么會(huì)有這個(gè)100uA的電流產(chǎn)生呢？這個(gè)，就是電容的影響。

　　根據(jù)電容的計(jì)算公式，我們可以得到i=C*dV/dt，根據(jù)已知條件，我們可以知道C=10nF，dV=5V， dt=1mS，通過(guò)計(jì)算，我們就可以得到i=100uA！如果電容C1計(jì)算增大到1uF呢，我們可以計(jì)算得到i=10mA！當(dāng)然，實(shí)際的V1的 rising time會(huì)小一些，這個(gè)峰值電流也會(huì)小一些。但是，由于電容C1的存在，瞬間的峰值電流仍然可能很大！

　　特別是我們需要測(cè)試一些小電流的時(shí)候，我們往往需要使用較小的電流量程檔來(lái)提高測(cè)量精度，但是，由于這個(gè)峰值電流的影響，有可能會(huì)使得測(cè)試源進(jìn)入電流滿量程或者電流鉗位保護(hù)，無(wú)法進(jìn)行測(cè)試；如果我們提高電流量程檔，卻又會(huì)對(duì)電流測(cè)量精度造成影響！

　　繼續(xù)觀察仿真圖，我們還可以發(fā)現(xiàn)，電流在V1上升的瞬間就開(kāi)始振蕩，V1穩(wěn)定以后（需要1mS時(shí)間），仍然在振蕩，經(jīng)過(guò)大約100uS以后才逐漸穩(wěn)定下來(lái)。由于電流在振蕩，我們必須等待足夠的時(shí)間，待電流穩(wěn)定以后再進(jìn)行測(cè)試，否則，就可能造成電流測(cè)試的不穩(wěn)定。

　　這是什么原因引起的呢，這是電感的影響！其實(shí)這就是一個(gè)LRC電路。L對(duì)振蕩時(shí)間的影響是最大的。如果我們保持其它條件不變，取L1=100nH，振蕩時(shí)間達(dá)到了2mS！而如果取L1=1nH， 振蕩時(shí)間只有10uS左右了。

　　通過(guò)以上的仿真實(shí)驗(yàn)，我們了解了實(shí)際測(cè)試中電容和電感的影響，這就要求我們，設(shè)計(jì)合理的測(cè)試線路，減少外圍器件的影響，同時(shí)也要盡量?jī)?yōu)化硬件設(shè)計(jì)，盡可能減少寄生電感和電容的影響。