你知道万用表是怎么测试电流的吗？

我们在用万用表进行电流测量的时候，只要把待测件串联到万用表上面就能知道准确的电流了，但是大多数人对于具体的测试原理却是一点都不懂，这种现象已经成为绝大多数硬件工程师通病，知其然不知其所以然，对于硬件系统工程而言，许多前期认为不重要的细节往往决定产品设计的成败。

万用表电流测量示意图

以Fluke 17B万用表为例，网上可以下载到泄露出来的原理图资源，文末有链接。目前17B已停产，升级17B+了。17B主控芯片用的Fortune公司的FS9721_LP3，参考设计如下所示。

电流测量有A,B两种模式，区别如下：

从TSTB管脚接VSS判断处于模式B，mA和uA级的采样电阻分别1Ω和100Ω。电流测量时，uA档的取样电阻是R28.通过切换拨盘挡位开关分别测量。如下图所示，当测uA时，J1断开，J7合上；当测mA时，J7断开，J1合上；大电流则由10A端口进入。电阻R16,R17,R28影响电流测量的精度。

综合以上信息我们可以得到万用表电流测量的原理：流过R16,R17以及R28的电流等于对应电阻两端电压值比上电阻值。

接下来看Fluke 17B的电流输入端，电路如下图所示：MP3为uA/mA挡位电流输入端，MP4为10A/11A挡位电流输入端，MP5为公共端。

1. uA挡位测量时，S1拨到17&36，此时19与17短接，35与36短接，采样电阻Rsense=R38//R37+R40//R27+R41=100.108 Ω（R40是1%精度的电阻，调节R27可精确控制在100Ω ）

2. mA挡位测量时，S1拨到17&36，此时19与17短接，35与36短接，采样电阻Rsense=R40//R27+R41=1.009 Ω   （R40是1%精度的电阻，调节R27可精确控制在1Ω ）

3. 10A/11A挡位测量时,采样电阻Rsense=0.01 Ω （调节R29可精确控制在10mΩ ）

那么问题来了，Fluke 17B的电流采样设计为什么和参考电路差别这么大呢？

整流桥CR3和二极管CR4起钳位作用，保护分流电阻两端的电压不大于 3*0.7 = 2.1 V 。其他主要还是成本的影响，10mΩ的采样电阻价格都在几美元上下，而采用电位器手动调整则可以控制在几毛钱。