您的低电流测量精度如何？

选择电流测量仪器时，检查精度规格至关重要。一般会使用“±（增益误差 + 偏移误差）”或者“±(X% + Y)”标注。其中X代表百分比误差，Y表示偏移误差。这意味着测量值可能存在Y的偏移误差和X的百分比误差。

Otii Ace 主通道在测量低电流时的精度为 ±（0.05% + 25nA），而 Otii Arc 的精度为 ±（0.1% + 50nA）。这在开始测量时意味着什么？它如何影响低电流测量精度？让我们将Otii Ace和Arc的精度与另一款精度等级为±（1% + 1µA）的仪器进行比较。

理解数据表

假设目标是要测量一个1µA的睡眠电流。

使用Otii Ace，你会得到1µA ± 25.5nA的结果（1µA的0.05%是0.5nA，再加上额外的25nA，总计25.5nA）。使用Otii Arc，你将得到1µA ± 51nA的结果（1µA的0.1%为1nA，再加上额外的50nA，总计51nA）。相比之下，使用其他测量仪器时，您可能会看到 1µA ± 1µA（1µA 的 1% 为 10nA，再加上额外的 1µA，总计 1010nA）。

对于 1µA 睡眠电流的精确测量，如果测量值在 0µA 和 2µA 之间波动，显然后者效果较差。

表1. 以上3种设备（Otii Ace、Otii Arc、其他设备）在低电流测量精度方面存在差异。使用他们测量电流时预期出现不同的绝对误差。

查看整个测量范围

任何仪器的精度通常仅针对特定的测量范围进行规定。因此，对于小范围的电流测量，您可能获得很高的精度，但对于其他范围的测量则可能非常不准确。以下是一个示例，展示了市场上多种仪器和测量板在更广泛的电流测量范围内的测量误差（数据来源于Keysight、Joulscope、Power Profiler Kit 2等仪器的数据手册）：

图2. 市场上各类仪器及测量板的电流测量范围与精度

在测量精度方面，了解短期和长期需求至关重要。

因此用户需查阅数据手册中的所有测量范围，以掌握仪器的精度水平。

在某些情况下，可能需要高精度仪器，这可能意味着为单一功能支付更高成本（紫色曲线）。这在传统实验室设备中较为常见。

另一方面，选择非常廉价的选项通常意味着接受较低的性能（蓝色曲线）。

然而在许多情况下，合理的精度已经足够。您可以选择一款在广泛测量范围内、兼具良好精度与优化能耗功能的仪器。

宽动态范围切换

为了支持宽测量范围（从纳安nA到安），大多数仪器依赖自动量程功能。典型的数字万用表（DMM）在发生过载条件时会切换到更高量程。在切换过程中，测量可能不可用或不准确，这使得监控动态负载变得困难，因为睡眠电流可能在个位数微安（µA）范围内，而工作电流可能达到数百毫安。

仪器切换次数越少，遇到的问题就越少。在Otii Ace和Arc中，切换操作仅执行一次。

精密数字万用表通常使用继电器在测量过程中切换分流器，这需要时间并可能导致延迟。即使使用固态开关，同样的问题也会出现——切换阶段的测量结果不可靠，因为它们是通过单个模拟-数字转换器完成的。

解决此问题的方法有多种。

• 一种方法是估算切换时间并丢弃该时段内的采样数据，然后从切换前后的数据中生成新采样。
• 更有效的解决方案是使用分流器进行更高量程的测量，与低量程并行运行并使用第二个AD转换器。这使仪器能够在不同量程之间无缝切换而不会丢失样本。Otii Ace和OtiiArc中正是使用的该方法，从而确保在量程切换过程中实现连续测量且无数据丢失。

小结

正确理解技术详情数据表中指定的精度，明确测量需求以及避免使用需要在多个量程之间切换的仪器是关键因素。牢记这些要点将有助于您为开发项目选择合适的工具，并在测量过程中避免潜在问题，从而实现设备低功耗。

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