В каких сценариях важно измерять микроампер?

С ситуацией поиска нового мультиметра я потерял количество доступных устройств на рынке. Конечно, чтобы найти наиболее подходящее устройство, я должен установить некоторые требования. Сравнивая их, я пришел к следующему пункту и этим к моему вопросу:

Большинство профессиональных устройств имеют диапазон ампер-ампер с разрешением 0,001 А (1 мА), в то время как полу / хобби-устройства имеют диапазоны миллиампера и даже микроампера. Я видел обзоры устройств на YouTube, где ведущий жаловался на отсутствие диапазона микроампер. В то время как другой человек на YouTube сказал аудитории, что миллиамперного диапазона достаточно. Итак, вот мой вопрос к экспертам:

Какие сценарии требуют измерения микроампер?

Например: Глядя на таблицу данных, логический элемент И имеет «входной ток утечки» и ток питания в диапазоне микроампера, но когда необходимо измерять этот крошечный ток?

Спасибо за все полезные ответы.

Одним из продуктов, над которым я работал и который был разработан, был умный таксофон; представьте себе микроконтроллер, который работает так, как если бы это был таксофон.

Они должны были работать по обычному телефонному контуру с гарантированным питанием 20 мА (но не гарантированно быть выше); в состоянии « при подключении» устройству было разрешено только несколько микроампер тока утечки, так как центральный офис в противном случае обнаружил бы неисправность линии.

В ответ на комментарий по утечке; из-за суровых условий (на улице очень жарко, очень холодно и высокая влажность) платы в корпусе таксофона были покрыты конформно и имели герметичные разъемы.

Очевидно, что эти блоки необходимо было проверить, так как разница между потребляемым током при снятии трубки и при снятии трубки на порядок отличается, поэтому было очень важно подтвердить, что всего несколько микроампер при подключении.

Другое приложение в новых микроконтроллерах с очень низким энергопотреблением (типовая часть связана), где я хотел бы подтвердить фактическое потребление тока в различных режимах работы, и некоторые из этих режимов находятся в диапазоне микроампер (или меньше).

Множество возможных приложений, это всего лишь пара.

Многие устройства с батарейным питанием должны оптимизировать потребление энергии, и часто используются токи мкА (иногда даже нА).

В качестве примера рассмотрим беспроводные пульты. Они могут иметь только батарею 3 В, 200 мАч . Если вы хотите, чтобы этот пульт работал 10 лет без необходимости замены батареи, это всего лишь 20 мАч / год. Или 0,054 мАч / день или 0,0022 мАч / час. Мы отменяем часы и стесняем непрерывный сток более 2 мкА. Многие современные микро- и RTC лучше, чем это, но вам нужно измерить производственный цикл, чтобы убедиться, что устройство работает как задумано.

Вы бы сказали, что «срок службы батареи не зависит от количества операций пульта дистанционного управления» - ну, может, но потребление в режиме ожидания может быть более значительным. Беспроводной передатчик и MCU внутри пульта дистанционного управления могут потреблять 10 мА в течение короткого периода времени при работе. Скажи меньше секунды. Так что это 10 мА, но на очень короткий период, поэтому энергия, потребляемая от батареи, весьма минимальна. Напротив, только 2 мкА холостого стока в течение целого дня требует более чем в 16 раз больше энергии .

Во-первых, ваше предположение, что профессиональные мультиметры не имеют шкалы микроампер, неверно. Например, Fluke 287 с удовольствием измеряет микроамперы. Fluke 116 имеет только шкалу микроампер для измерения тока.

Многие профессиональные мультиметры предназначены для конкретных случаев использования. Вышеупомянутый Fluke 116 предназначен для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, где (по-видимому) единственные токи, которые они должны измерять, поступают от датчиков пламени. Высококачественная модель, такая как 287, может сделать все. Я использовал один для измерения опорных токов в диапазоне 0-20 мкА назад, когда я работал над развитием процесса флэш-памяти. Для систем с батарейным питанием важны микроамперы. Но в большинстве случаев вам не нужны шкалы микроампер, поэтому вы не платите за них.

Когда вы разрабатываете устройства с низким энергопотреблением, каждый наноампер стоит того, чтобы его сохранить. Например, при использовании батарейки типа CR2032 емкость аккумулятора составляет около 200 мАч. Однажды я разработал устройство с питанием от одной из этих батарей, и мне пришлось проверять, что микроконтроллер большую часть времени переходил в спящий режим (0,6 мкА). Мне также нужно было проверить, чтобы при включении ток потреблялся в диапазоне 10 мкА. Кроме того, я должен был проверить, что сумма каждого компонента в печатной плате (в режиме низкого энергопотребления) соответствует сумме тока покоя, указанного в их таблицах данных.

Таким образом, если вы хотите получить максимальную отдачу от своего источника питания и быть уверенным, что вы используете свое аппаратное / программное обеспечение, вам необходимо измерить низкую мощность ваших компонентов, и обычно эта скорость указывается в мкА или нА.

Я добавлю поворот к ответам на ваш вопрос. Бремя напряжение , иначе нагрузка напряжения .

Нагрузка по напряжению в диапазоне тока цифрового мультиметра - это напряжение, которое падает на цифровой мультиметр во время измерения. Он выражается в V / A или мВ / мА или аналогичных единицах. Обратите внимание, что эти единицы эквивалентны омам и являются стандартным способом выражения внутреннего сопротивления, которое цифровой мультиметр представляет цепям в этом конкретном диапазоне.

В некоторых приложениях не так важно знать, что ваш цифровой мультиметр способен измерять в диапазоне uA, но это возможно при достаточно низкой нагрузке по напряжению .

Это чрезвычайно важно в приложениях с низким энергопотреблением или микроэлектростанциях, где микроамперы тока поступают от низковольтных силовых шин.

На самом деле представьте себе цифровой мультиметр с диапазоном 600 мкА с нагрузкой 100 мкВ / мкА (например, мой Fluke 87 В): если вы измеряете 100 мкА, взятые из шины 10 В, вы просто вводите падение напряжения 10 мВ, что незначительно. Однако, если вы измеряете тот же ток в линии, которая передает сигнал 100 мВ, вы изменили этот сигнал на 10%, и это также может привести к прекращению работы вашей цепи.

Если смотреть из другого POV, для измерения в слаботочном приложении важен не только текущий диапазон, но и полное сопротивление цепи, в которую вы собираетесь вставить свой амперметр. Если у амперметра слишком высокое внутреннее сопротивление (высокое напряжение), это значительно изменит измерение или даже работу тестируемой цепи.

Поэтому, выбирая цифровой мультиметр и изучая его текущие характеристики, вы также должны учитывать нагрузку по напряжению в качестве параметра.

Часто при выполнении характеризации и моделирования полупроводниковых приборов токи утечки (которые имеют решающее значение для создания полезной и точной модели) попадают в диапазон микроампер. Обычно эти измерения выполняются с помощью прецизионного источника-измерителя (сокращенно SMU). Такие измерения также обычно используются при разработке технологий для оценки фундаментальных характеристик данного полупроводникового процесса.

При работе с электронным микроскопом часто желательно знать ток пучка с точностью до нескольких пикоампер. Токи пучка малы, потому что целью электронного микроскопа является фокусировка узкого (и, следовательно, слабого тока) пучка электронов на образце, чтобы пучок взаимодействовал с небольшими элементами.

Это достигается путем подключения амперметра между электрически изолированным столиком для образцов и заземлением микроскопа. Такой амперметр, конечно, должен быть в состоянии измерять в диапазоне токов, используемых прибором.

Это скорее нишевый случай, чем вы, вероятно, интересуетесь, но для полноты: физические эксперименты с высоким напряжением часто включают в себя токи в диапазоне микроампер или наноусилитель, например, многие фотоумножители имеют токи насыщения в диапазоне 1-10 мкА, с кривыми отклика вот так (из этого справочника Хамамацу):

Обычно они считываются высокоимпедансными усилителями, чтобы получить полезное напряжение (~ 1-10 В), пропорциональное току, но я мог бы представить случаи, когда вы хотите выяснить, какие из ваших PMT сломаны, и просто хотите подключить мультиметр и проведите рукой по трубке, чтобы заблокировать свет и увидеть падение тока.

Точно так же, где бы вы ни пытались поддерживать смещение высокого напряжения (несколько кВ) на чем-либо (например, в электроде в вакууме), у вас будет ток утечки, который должен подаваться для поддержания постоянного напряжения, обычно это диапазон от микроампер до наноампер. также. Опять же, это то, что вы вряд ли сможете безопасно измерить с помощью портативного цифрового мультиметра.

«Про» устройства?

Я думаю, что «за» они на самом деле «электрика» метров. Когда кто-то работает над домашней 120-вольтовой проводкой или работает над автомобилем, обычно он работает в амперах, а иногда и в мА. Микроамперы важны в электронике, но не так сильно в профессиональной "электрической" работе.

Но для инженеров и ученых (хех настоящие профессионалы) весы микроамперметров невероятно важны. То же самое верно для любителей или тех, кто работает с транзисторными цепями. Смотрите все примеры в ответах здесь. Ток базы транзистора, фотоприемники, операционные усилители и все, что связано с резисторами более 10000 Ом и т. Д.