大多數(shù)精密數(shù)字萬用表 (DMM) 和許多源測量單元 (SMU) 都提供兩線和四線電阻測量功能。然而，這兩種技術(shù)并不同樣適用于所有電阻測量應(yīng)用。本文簡要概述了如何為特定應(yīng)用確定最合適的技術(shù)。

數(shù)字萬用表通常采用恒流方法來測量電阻，該方法為被測設(shè)備 (DUT)提供恒定電流 (I SOUR ) 并測量電壓 (V MEAS )。然后使用已知電流和測量電壓 (R DUT = V MEAS /I SOUR )計(jì)算并顯示電阻 (RDUT )。圖 1 顯示了恒流測試的簡單示意圖。

圖 1. 兩線測試配置中的恒流電阻測量方法。

提供給 DUT 的測試電流取決于所選的測量范圍(表 1)。例如，對于 100Ω 量程，測試電流為 1mA。由于典型 DMM 的電壓表具有非常高的輸入阻抗，因此幾乎所有測試電流 (1mA) 都流經(jīng) DUT。

表 1. – 典型 DMM 范圍和測試電流

兩線電阻測量

圖 2 表示采用恒流方法的兩線電阻測試配置。

圖 2. 兩線電阻測量原理圖。

應(yīng)用于低電阻測量的兩線法的主要測量問題是總引線電阻 (RLEAD) 被添加到測量中。由于測試電流 (I) 會導(dǎo)致引線電阻上的電壓降很小但很明顯，因此儀表測量的電壓 (VM) 不會與直接通過測試電阻 (R) 的電壓 (VR) 完全相同，并可能導(dǎo)致相當(dāng)大的錯誤。典型的引線電阻范圍為 10mΩ 到 1Ω，因此當(dāng)被測電阻低于 100Ω 時，很難獲得準(zhǔn)確的兩線電阻測量，因?yàn)楦信d趣的電阻將完全被引線電阻淹沒。事實(shí)上，引線電阻將是主要的誤差來源。例如，使用 100mΩ 組合電阻的測試線對 500mΩ 電阻進(jìn)行兩線電阻測量，除了儀器誤差外，還會產(chǎn)生 20% 的測量誤差。由于兩線法的局限性，另一種方法用于降低測試引線電阻影響的低電阻測量。為了測量電阻等于或小于 1kΩ 的 DUT，測試工程師可以使用圖 3 中所示的四線 (Kelvin) 連接。因?yàn)殡妷菏窃?DUT 上測量的，所以消除了測試引線中的壓降(這個電壓可以測量低電阻器件時非常重要)。一種不同的方法用于降低測試引線電阻影響的低電阻測量。為了測量電阻等于或小于 1kΩ 的 DUT，測試工程師可以使用圖 3 中所示的四線 (Kelvin) 連接。因?yàn)殡妷菏窃?DUT 上測量的，所以消除了測試引線中的壓降(這個電壓可以測量低電阻器件時非常重要)。一種不同的方法用于降低測試引線電阻影響的低電阻測量。為了測量電阻等于或小于 1kΩ 的 DUT，測試工程師可以使用圖 3 中所示的四線 (Kelvin) 連接。因?yàn)殡妷菏窃?DUT 上測量的，所以消除了測試引線中的壓降(這個電壓可以測量低電阻器件時非常重要)。

使用這種配置，測試電流 (I) 通過一組測試引線強(qiáng)制通過測試電阻 (R)，而 DUT 上的電壓 (VM) 通過第二組引線(感應(yīng)引線)測量。

圖 3. 四線電阻測量配置。

盡管一些小電流(通常小于 100pA)可能會流過感應(yīng)引線，但它通?？梢院雎圆挥?jì)，并且在所有實(shí)際用途中通常可以忽略不計(jì)。因此，儀表測量的電壓 (VM) 與電阻 (R) 兩端的電壓 (VR) 基本相同。

因此，電阻值的確定比兩線法要準(zhǔn)確得多。請注意，電壓感應(yīng)引線應(yīng)盡可能靠近被測電阻器連接，以避免在測量中包含測試引線的部分電阻。

圖 4. 例如，吉時利的 5-1/2 位 2110 型數(shù)字萬用表支持 100Ω、1kΩ、10kΩ、100kΩ、1MΩ、10MΩ 和 100MΩ 的電阻測量范圍的兩線和四線配置。