電流采樣電阻與開爾文接法

電流經(jīng)過電阻會產(chǎn)生電壓?？梢园炎柚递^小的電阻，串聯(lián)在被測電路中，把電流轉(zhuǎn)換為電壓信號進行測量。這個電阻被稱為采樣電阻(也稱分流電阻、感應(yīng)電阻)。

采樣電阻通常阻值低，一般不超過1Ω;精密度高，一般在在±1%以內(nèi)，更高要求的用途時會采用0.01%精度的電阻。由于阻值太小，所以采樣電阻上的電壓也比較小，一般要接放大電路，將電壓放大后再測量。

雖然采樣電阻阻值很小，但是與負載串聯(lián)之后，還是會對負載造成一些影響。如果采樣電阻串聯(lián)在負載與電源地之間，可能會引起負載沒有良好的接地，如果負載是含有高速處理器和模擬電路的精密電路時，很可能無法正常工作。所以，常常使用把采樣電阻接在負載與電源正極之間。下圖前者稱為高邊電流檢測，后者稱為低邊電流檢測。

高邊電流檢測保證了負載具有穩(wěn)定的GND，雖然負載感受到的電壓有一點下降，但是一般不會影響正常工作。不過，需要測量電路能承受較高的共模電壓，并且有較大的差模電壓增益，即擁有較高的共模抑制比。低邊電流檢測不挑運放芯片，相對來說成本較便宜。

由于采樣電阻的阻值太小了，焊料的電阻已經(jīng)不能忽略。然而焊料的電阻值無法確定：可能這個焊盤的焊料多一些，電阻就小一些，且焊料電阻隨溫度變化較大，會影響測量結(jié)果。

焊料對于測量電壓帶來的影響：U=I(R1+R2+Rs)

可以采用開爾文連接法來提高測量精度。這種接法需要從一個電阻上引出四個點，兩個點用于正常工作，兩個點用于測量。測量的儀器要求輸入阻抗很高，因為嚴(yán)格來說，測量儀器的線材或是線路上還是會有電阻的，如果阻抗高，那么電流非常小，這部分“路上”的阻抗(如下圖R1與R2)就可以忽略不計。這種接法又稱為開爾文四線檢測。

有一種專門用于開爾文接法的電阻，叫做四觸點分流電阻，電流的“主干道”與測試使用不同的觸點。在PCB設(shè)計的時候，稍作優(yōu)化可以做到類似的效果。如下圖這種接法，使用普通的二腳采樣電阻，也能一定程度上提高精度。