[實用新型]一種電流測量裝置

有效

• 申請號: 200920145389.3
• 申請日: 2009-03-20
• 公開（公告）號: CN201392362Y
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 王悅;王鐵軍;李維森
• 申請（專利權）人: 北京普源精電科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明的一種電流測量裝置涉及到電變量測量領域，特別是涉及到電流測量領域。

背景技術

在現有技術中，很多的測量設備具有電流測量能力，比如電流表、萬用表，有些示波器和測試系統中也增加有電流測量能力。

其中，最常使用的電流測量電路具有兩個電流測量端子1、2，采樣電路3、測量電路4、控制電路5，其中電流測量端子1、2分別用于大電流測量和小電流測量，如圖1所示，以直流電流測量為例，大電流的測量范圍通常是指200mA-10A的范圍，小電流的測量范圍通常指小于或等于200mA的范圍。

當測量大電流時，比如，當電流為200mA-10A時，電流將流經大電流測量端子1，大電流采樣端6、然后經由虛線框所示的采樣電路3轉換為電壓信號輸出到測量電路4的一個輸入端。

測量小電流時，比如，當電流為2mA-200mA時，電流流過小電流測量端子2，二選一開關7，小電流采樣端8、然后經由采樣電路3轉換為電壓信號輸出到測量電路4的一個輸入端。

測量微弱電流時，比如，當電流為小于或等于2毫安時，電流流過小電流測量端子2，二選一開關7，微電流采樣端9、然后經由采樣電路3轉換為電壓信號輸出到測量電路4的又一個輸入端。

測量電路4是一個多功能電路，內部包括用以選擇對那一路信號進行測量的多路開關轉換電路，用以對測量量程進行細分的程控放大電路，還包括A/D轉換電路等。在進行交流測量時，電路中還會包括用于執行交流直流信號轉換的處理電路。

在控制電路5的控制下，測量電路4可以對輸入的一個電流信號進行測量，并將測量結果輸出到控制電路5，用于計算、數據處理、控制或顯示。

用于將輸入的電流信號轉換為電壓信號的采樣電路3有多種不同的電路結構，最為簡單的采樣電路3是無源電流電壓轉換電路，如，由連接在大電流采樣端6和公共端10之間的電阻11構成的無源電流電壓轉換電路，當輸入電流流經電阻11時，電流信號即被轉換為電壓信號，該電阻11上的電壓即為轉換后的電壓信號，輸出到測量電路4的一個輸入端，用于測量。

多個采樣端也可以共用一個無源采樣電路，比如小電流采樣端8與大電流采樣端6，共用一個由電阻12、13串聯連接而成的采樣電路14，參考圖2，其中端點15形成了采樣電路14的輸出端，該端點15用于連接測量電路4。

為了提高直流的微弱電流測量的準確度，再參考圖1，比如小于或等于2mA的直流電流時，在采樣電路3中，微電流采樣端9可以連接一個有源電流電壓轉換電路16。

有源電流電壓轉換電路16有多種電路結構，其最典型的電路是由一個串聯在有源電流電壓轉換電路16的輸入端17和輸出端18之間的電阻19和一個運算放大器20構成，參考圖3，該放大器20的負極性輸入端串聯連接輸入端17，該放大器20的輸出端21連接有源電流電壓轉換電路16的輸出端18，放大器20的正極性輸入端連接公共端10。這個電路可以將來自輸入端17的微弱電流轉換為電壓信號，并通過輸出端18將該電壓值輸出到測量電路4。

上述的電流測量電路是現有技術中最為常見的電路結構，在很多產品中都得到了應用，比如Fluke?8808A就采用這一電路結構。

現有技術中的電流測量電路存在的最大問題是，大電流測量與小電流測量采用兩個不同的導入端1、2，在頻繁測量大電流和小電流時，需要不停地更換電流導入端，使用較為麻煩。

為了避免上述的問題，一些測量設備采用了只具有一個輸入端的電流測量電路，參考圖4。

這些設備，通常具有依次串聯連接的一個電流導入端100、保護電路101、由開關102、103構成的開關電路，采樣電路104和測量電路105。

設備中，通常還具有一個用于控制開關102、103的控制電路106，，使被測信號接入采樣電路104，同時該控制電路106還用于控制測量電路105執行電流測量操作。

電路中的保護電路101通常用于防止過流和過壓，有的測試設備還包括過溫保護電路。

采樣電路104是一個無源電流電壓轉換電路，該電路由串聯在公共端110上的三個電阻107、108、109構成，結合參考圖5，三個電阻107、108、109的三個連接點分別構成采樣電路104的大電流采樣端111、小電流采樣端112和微電流采樣端113。