高灵敏度电流探头：解决低电流测量的挑战

低电流测量技巧

随着现代电池供电设备和集成电路变得更加环保和节能，人们越来越需要进行高灵敏度、低电平的电流测量，以确保这些设备的电流消耗在可接受的范围内。需要准确测量功耗的关键应用是电池供电的应用程序，例如无线移动设备和消费类电子产品。为了最大程度地延长电池寿命，工程师需要在产品的整个生命周期内最小化功耗。功率定义为P=VXI。降低器件功耗的关键因素是降低固定电源电压水平的平均电流消耗。

测量电池供电的移动设备(如手机或平板电脑)的电流消耗的主要挑战是，电流信号的动态范围非常宽。移动设备通常在活动状态和空闲或待机电流模式之间来回切换，在活动状态下，它会产生非常高的快速峰值电流，而在空闲或待机状态下，它会产生非常小的直流和交流电流。

图1.GSM手机打电话时测量的电流。

图1显示了GSM手机打电话时测量的电流漏，有源电流峰值高达~2A，在空闲模式下，电流漏极小

用示波器测量电流的一个简单方法是使用卡式电流探头(如Keysight的1147B或N2893A)直接监测进入设备的电流。

不幸的是，这种方法不适合测量在亚毫安和几安培之间快速变化的微小电流，因为钳位式电流探头的动态范围和灵敏度有限，只能测量几毫安的电流。在测量手机电流消耗量的例子中，空闲状态的电流不太可测，因为它被埋在探头噪声中。

此外，为了进行更精确的测量，人们有时会去磁化探头，以消除探头核心的剩余磁场，并补偿任何钳位电流探头的直流偏移。这种额外的校准程序使钳位电流探头使用起来很麻烦。

新的N2820A系列高灵敏度电流探针从Keysight技术解决需要高灵敏度的电流测量与广泛的动态范围。由于当今的应用环境需要极小的外形尺寸，这些探头还具有与被测设备(DUT)物理连接的优点。新型N2820A/21AAC/DC电流探头提供业界最高的电流检测灵敏度，可测量50μa，最大电流范围为5A。

图2.用示波器测量电流的一个简单方法是使用卡式电流探头，如Keysight的1147B或N2893A。

Keysight的N2820A2通道高灵敏度电流探头探头内部有两个具有不同增益设置的并行差分放大器，低增益侧可让您查看整个波形或波形的“缩放”视图，高增益放大器提供“缩放”视图以观察极小的电流波动，例如手机的空闲状态。N2820A/21A电流探头专为测量DUT内的电流流动而优化，以表征子电路，使用户能够查看快速宽动态电流波形中的大信号和细节。

该探头提供了一种将探头连接到DUT的创新方法。提供的Make-Before-Break (MBB)连接器允许您快速探查DUT上的多个位置，而无需焊接或拆卸引线。MBB接头可以安装在目标板上，也可以从 DUT 引出。它适合标准的0.1"间距通孔，用于0.025"的方形引脚。用户应相应地规划其PCB布局。MBB 是一种很好的方法，可以在不中断被测电路的情况下，轻松地在目标板上的多个位置进行连接和断开。

创新并未就此止步。在捕获到当前波形后，您现在需要计算系统随时间变化的平均电流消耗。是德科技的Infiniium 和InfiniiVision 示波器可提供曲线下的面积测量(电荷)，您可轻松计算随时间变化的安时(安培小时)总电流消耗。安时是衡量电池电存储容量的单位。一安时等于一安培电流流过一小时。

现在有了N2820A/21A电流探头，电池供电产品测试的工程师们能够以前所未有的方式看到动态电流波形的细节和整体情况,而不再使用传统的钳形电流探头。

图3.新的N2820A/21A交流/直流电流探头在示波器电流探头中提供了业界最高的灵敏度。

图4所提供的“断路前制造”MBB)连接器允许您快速探测DUT上的多个位置，而无需焊接或拆除导线。

图5.Keysight的Infiniium和InfiniiVision示波器提供曲线下的面积测量(电荷)，您可以轻松地计算出随时间变化的安培小时(AmperexHour)的总电流消耗。

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审核编辑 黄宇