我們?cè)谟萌f(wàn)用表進(jìn)行電流測(cè)量的時(shí)候，只要把待測(cè)件串聯(lián)到萬(wàn)用表上面就能知道準(zhǔn)確的電流了，但是大多數(shù)人對(duì)于具體的測(cè)試原理卻是一點(diǎn)都不懂，這種現(xiàn)象已經(jīng)成為絕大多數(shù)硬件工程師通病，知其然不知其所以然，對(duì)于硬件系統(tǒng)工程而言，許多前期認(rèn)為不重要的細(xì)節(jié)往往決定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成敗。

萬(wàn)用表電流測(cè)量示意圖

以Fluke 17B萬(wàn)用表為例，網(wǎng)上可以下載到泄露出來(lái)的原理圖資源，文末有鏈接。目前17B已停產(chǎn)，升級(jí)17B+了。17B主控芯片用的Fortune公司的FS9721_LP3，參考設(shè)計(jì)如下所示。

電流測(cè)量有A,B兩種模式，區(qū)別如下：

從TSTB管腳接VSS判斷處于模式B，mA和uA級(jí)的采樣電阻分別1Ω和100Ω。電流測(cè)量時(shí)，uA檔的取樣電阻是R28.通過(guò)切換撥盤(pán)擋位開(kāi)關(guān)分別測(cè)量。如下圖所示，當(dāng)測(cè)uA時(shí)，J1斷開(kāi)，J7合上；當(dāng)測(cè)mA時(shí)，J7斷開(kāi)，J1合上；大電流則由10A端口進(jìn)入。電阻R16,R17,R28影響電流測(cè)量的精度。

綜合以上信息我們可以得到萬(wàn)用表電流測(cè)量的原理：流過(guò)R16,R17以及R28的電流等于對(duì)應(yīng)電阻兩端電壓值比上電阻值。

接下來(lái)看Fluke 17B的電流輸入端，電路如下圖所示：MP3為uA/mA擋位電流輸入端，MP4為10A/11A擋位電流輸入端，MP5為公共端。

1. uA擋位測(cè)量時(shí)，S1撥到17&36，此時(shí)19與17短接，35與36短接，采樣電阻Rsense=R38//R37+R40//R27+R41=100.108 Ω（R40是1%精度的電阻，調(diào)節(jié)R27可精確控制在100Ω ）

2. mA擋位測(cè)量時(shí)，S1撥到17&36，此時(shí)19與17短接，35與36短接，采樣電阻Rsense=R40//R27+R41=1.009 Ω   （R40是1%精度的電阻，調(diào)節(jié)R27可精確控制在1Ω ）

3. 10A/11A擋位測(cè)量時(shí),采樣電阻Rsense=0.01 Ω （調(diào)節(jié)R29可精確控制在10mΩ ）

那么問(wèn)題來(lái)了，F(xiàn)luke 17B的電流采樣設(shè)計(jì)為什么和參考電路差別這么大呢？

整流橋CR3和二極管CR4起鉗位作用，保護(hù)分流電阻兩端的電壓不大于 3*0.7 = 2.1 V 。其他主要還是成本的影響，10mΩ的采樣電阻價(jià)格都在幾美元上下，而采用電位器手動(dòng)調(diào)整則可以控制在幾毛錢(qián)。