不拘一格小電流測量

項目背景

有個項目需要測試某個芯片的工作電流，該芯片工作電流為60uA，待機不超過10uA，如果芯片有問題則電流會超過幾百uA。

客戶的要求就是能用簡單的方法對這種芯片進(jìn)行電流測試，將有問題的芯片挑出來。

微安表或萬用表

要說最簡單的測試方法，用指針式微安表或萬用表直接測量肯定最簡單，但有一個問題，需要測試的芯片數(shù)量非常之多，讓測試員去看表的顯示值不太適合現(xiàn)實應(yīng)用。

你想一想，如果是讓你一天到完重復(fù)看表的顯示值，告訴你正常的數(shù)字應(yīng)該是多少，你能保證出錯的比例維持在很低數(shù)值嗎？經(jīng)驗告訴我們，對于這種重復(fù)性的簡單工作，測試員很容易進(jìn)入疲勞狀態(tài)，別說一整天，就是一小時，就容易出現(xiàn)明明看著是50，自己卻當(dāng)成是100的結(jié)果。最不容易出錯的就是用紅綠燈加聲音告訴測試員測試結(jié)果是否合格，于是客戶讓我們給他開發(fā)一套這樣的測試工具。

單片機ADC

其它要求的實現(xiàn)不必細(xì)表，到電流測量這個地方犯了糊涂，要測電流肯定要一個采樣電阻將電流轉(zhuǎn)換成電壓信號，再用ADC測量電壓即可?？刹坏?00uA這樣的電流實在太小，一開始我們想采樣電阻也不能太大，就算是100歐，60uA的電流對應(yīng)電壓也才6mV，如果是5V供電的10位ADC就只有一個量化單位的大小，考慮到地線等因素，顯然難以測量。

如果用1000歐的采樣電阻，電壓可以到60mV，不過給人第一感覺是用1000歐的采樣電阻也太大了吧？這樣就沒細(xì)想到底能不能用1000歐的采樣電阻，而是想當(dāng)然定為100歐，再在后面用放大器將其上面的電壓放大后進(jìn)行測量，找了個運算放大器進(jìn)行驗證，確實能放大到很理想的幅度，但需要對放大器的輸出偏置電壓做一個校正，要讓單片機記住輸入電壓為零的情況下放大器輸出的電壓大小，想著這小電流測量還真麻煩。

在做樣機的時候，一負(fù)責(zé)硬件的同事問怎么不直接用1000歐的采樣電阻+單片機的ADC口來測電流呢？這個時候我們才意識到之前的想法太過于想當(dāng)然。通過計算可以得出1000歐的電阻正常工作電流狀態(tài)下得到的電壓是60mV，實際上這個電壓對于一個5V的系統(tǒng)來說一般來說是可以接受的，只是之前我們想當(dāng)然，認(rèn)為在芯片電源腳上串聯(lián)一個1000歐的電阻太大，當(dāng)時我們只看到1000歐電阻的阻值大，疏忽了流過的電流小這一特性，實際上我們只要采樣電阻上的電壓在芯片可接受的電源壓差范圍之內(nèi)即可。

如果這樣能行那就簡單多了，趕緊更改電路進(jìn)行測試，實驗證明這種想法是正確的。5V電壓10位ADC的單片機，用1500歐電阻對芯片工作電流進(jìn)行采樣，只是簡單的8次平均采樣，就能得到非常穩(wěn)定的測量結(jié)果，60uA對應(yīng)的電壓為90mV，ADC轉(zhuǎn)換的理論結(jié)果應(yīng)該是18.44，我們實測結(jié)果為20，考慮到器件誤差等因素兩者基本一致。

原來小電流測試并不一定要太復(fù)雜的方法，不要被自己的經(jīng)驗想當(dāng)然而蒙蔽了雙眼，實際上就是這么簡單就實現(xiàn)了。