實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量兩大方法

　　為實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，選對(duì)合適的儀器外，測(cè)試測(cè)量方法選擇也不容小覷。

　　PA功率分析儀功率單元有兩路輸入：電流和電壓。FPGA和DSP等運(yùn)算直接獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)只有電壓和電流的ADC直接測(cè)量的結(jié)果，功率、效率、諧波等均以電壓電流測(cè)量為基礎(chǔ)，通過運(yùn)算獲得的結(jié)果，如功率就是使用電壓和電流直接測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的運(yùn)算。所以電壓電流測(cè)量的準(zhǔn)確性就顯得至關(guān)重要，導(dǎo)體的電阻率會(huì)隨溫度變化、器件老化、線路共模/串模干擾、測(cè)量走線接線方式、電路接線方式等都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，本文重點(diǎn)講解測(cè)量接線方式、電路接線。

　　1.測(cè)量走線接線方式

　　1)不規(guī)則連接--最差的接線方式

　　圖 1、圖 2兩條測(cè)量線比較分散，形成很大的環(huán)路，當(dāng)環(huán)路中有變化的磁通通過時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將在環(huán)路中產(chǎn)生與磁通同樣變化的噪聲電壓，儀器測(cè)到的值不真實(shí)。

　　圖 1 電壓不規(guī)則接線方式

　　圖 2 電流不規(guī)則接線方式

　　2)一般接線方式—平行走線

　　圖 3、圖 4相比分散的連接方式，測(cè)量線形成的環(huán)路很小，僅限于連根線之間。

　　圖 3 電壓平行走線接線方式

　　圖 4 電流平行走線接線方式

　　3)較好的連接方式—雙絞線

　　圖 5使用雙絞線連接被測(cè)信號(hào)，與平行走線相比，雙絞線把環(huán)路細(xì)分到每個(gè)絞合環(huán)，相鄰的絞合環(huán)對(duì)外部磁場(chǎng)產(chǎn)生相反的噪聲電壓從而抵消掉。

　　圖 5 電壓雙絞線接線方式

　　圖 6 電流雙絞線接線方式

　　4)理想的接線方式—同軸電纜

　　圖 7、圖 8對(duì)稱的同軸電纜外層導(dǎo)體中心與內(nèi)導(dǎo)體重合，等效面積為0，因此有很好的磁場(chǎng)屏蔽效果。

　　圖 7 電壓同軸電纜接線方式

　　圖 8 電流同軸電纜接線方式

　　2.電路連接接線方式

　　功率耗損影響

　　使用和負(fù)載匹配的接線方式可以降低功率損耗對(duì)測(cè)量精度的影響，以下是考慮電源和負(fù)載電阻的情況。參考前期微信文檔《功率測(cè)量儀器的“特征阻抗”》中電流表損耗定義

　　P=I2Ri

　　電壓表損耗定義

　　P=U2/RV

　　，電壓表和電流表內(nèi)阻乘積平方根暫且稱為儀器的“功率特征阻抗”，當(dāng)負(fù)載電阻RL>RP時(shí)，電壓表損耗大，推薦電流表內(nèi)接法， 當(dāng)負(fù)載電阻RL

　　舉例PA5000，電壓輸入阻抗Rv約2MΩ，電流輸入阻抗Ri約100mΩ，電流量程選擇1A，電壓量程選擇300V，電壓電流功耗函數(shù)圖 9，此時(shí)Rp=200，當(dāng)負(fù)載電阻RL約大于447.2Ω時(shí)，推薦電流表內(nèi)接，反之外接，示意圖圖 10。

　　圖 9 電壓電流表功率損耗函數(shù)圖

　　圖 10 內(nèi)外接判定標(biāo)準(zhǔn)圖

　　1)電流表外接---測(cè)量較大電流

　　將電壓測(cè)量回路連到近負(fù)載一側(cè)。電流測(cè)量回路測(cè)得流經(jīng)負(fù)載的電流IL和流經(jīng)電壓測(cè)量回路的電流IU之和。因?yàn)闇y(cè)量回路電流為IL，所以誤差僅為IU，對(duì)測(cè)量精度的影響為IU/IL。

　　圖 11 電流表外接圖

　　2)電流表內(nèi)接--測(cè)量小電流

　　將電流測(cè)量回路接到近負(fù)載端。電壓測(cè)量回路測(cè)得的電壓等于負(fù)載電壓eL和電流表兩端的電壓eI之和。因?yàn)闇y(cè)量回路電壓為eL，誤差為eI。對(duì)測(cè)量精度的影響為RI/RL 。

　　圖 12 電流表內(nèi)接