Dalam skenario mana yang penting untuk mengukur microampere?

Dengan situasi menemukan multimeter baru, saya kehilangan jumlah perangkat yang tersedia di pasar. Yang pasti, untuk menemukan perangkat yang paling cocok saya harus menetapkan beberapa persyaratan. Saat membandingkan mereka, saya sampai pada poin berikut dan dengan pertanyaan ini:

Sebagian besar perangkat pro hanya memiliki kisaran ampere dengan resolusi 0,001 A (1mA), sementara perangkat semi / hobi memiliki rentang untuk milliampere dan bahkan micro-ampere. Saya melihat ulasan perangkat di YouTube, di mana presenter mengeluh tentang kehilangan kisaran ampere mikro. Sementara orang lain di YouTube memberi tahu audiens bahwa kisaran miliampere sudah cukup. Jadi, inilah pertanyaan saya kepada para ahli:

Skenario apa yang membutuhkan pengukuran ampere mikro?

Sebagai contoh: Melihat lembar data gerbang AND memiliki "arus bocor input" dan arus suplai dalam kisaran mikro-ampere, tetapi kapan perlu mengukur arus kecil ini?

Terima kasih atas semua jawaban yang bermanfaat.

Salah satu dari serangkaian produk yang saya kerjakan dan rancang adalah telepon umum yang pintar; pikir mikrokontroler yang beroperasi seolah-olah itu telepon umum.

Ini harus beroperasi pada loop telepon biasa, dengan pasokan 20mA dijamin (tetapi tidak dijamin lebih tinggi); dalam kondisi on-hook , unit hanya diizinkan beberapa mikroamp arus bocor karena kantor pusat akan mendeteksi gangguan saluran.

Menanggapi komentar tentang kebocoran; karena lingkungan yang keras (di luar dalam kelembaban yang sangat panas, sangat dingin dan tinggi), papan-papan di dalam rumah telepon umum dilapisi dan menggunakan konektor yang disegel dengan air.

Unit-unit ini jelas perlu diuji karena perbedaan antara undian arus on-hook dan off-hook adalah urutan besarnya berbeda sehingga mengkonfirmasikan hanya beberapa microamps on-hook cukup penting.

Aplikasi lain adalah dalam mikrokontroler baru, daya sangat rendah (khas bagian terkait) di mana saya ingin mengkonfirmasi penarikan aktual aktual dalam berbagai mode operasi dan beberapa mode tersebut berada dalam kisaran microamp (atau kurang).

Banyak sekali kemungkinan aplikasi, ini hanya beberapa.

Banyak perangkat yang dioperasikan dengan baterai perlu mengoptimalkan konsumsi daya, dan arus μA sering terlibat (kadang-kadang bahkan nA).

Untuk memberi contoh, pertimbangkan remote nirkabel. Mereka mungkin hanya memiliki baterai 3V, 200mAh . Jika Anda ingin remote ini bekerja 10 tahun tanpa perlu mengganti baterai, itu hanya 20 mAh / tahun. Atau 0,054 mAh / hari, atau 0,0022 mAh / jam. Kami membatalkan jam dan itu lebih dari 2μA tiriskan terus menerus pemalu. Banyak micros dan RTC kontemporer jauh lebih baik dari ini, tetapi Anda perlu mengukur proses produksi Anda untuk memverifikasi perangkat berfungsi sebagaimana dimaksud.

Anda akan mengatakan "tidak tergantung masa pakai baterai pada jumlah operasi remote" - yah, bisa, tetapi konsumsi idle mungkin lebih signifikan. Pemancar nirkabel dan MCU di dalam kendali jarak jauh dapat mengkonsumsi 10mA untuk periode singkat ketika dioperasikan. Katakan kurang dari satu detik. Jadi itu 10mA tetapi untuk periode yang sangat singkat, sehingga energi yang dikonsumsi dari baterai sangat minim. Sebaliknya, hanya drainase 2μA yang menganggur sepanjang hari membutuhkan lebih dari 16 kali lebih banyak energi .

Pertama, asumsi Anda bahwa multimeter profesional tidak memiliki skala mikroamp adalah salah. A Fluke 287, misalnya, dengan senang hati akan mengukur microamps. Fluke 116 hanya memiliki skala microamp untuk pengukuran saat ini.

Banyak multimeter profesional dirancang untuk kasus penggunaan khusus. Fluke 116 yang disebutkan di atas ditargetkan pada sistem HVAC, di mana (tampaknya) satu-satunya arus yang mereka butuhkan untuk diukur adalah dari sensor api. Model kelas atas seperti 287 dapat melakukan segalanya. Saya menggunakan satu untuk mengukur arus referensi dalam rentang 0-20 uA kembali ketika saya sedang bekerja pada pengembangan proses memori flash. Untuk sistem bertenaga baterai, microamps penting. Tetapi untuk sebagian besar kasus penggunaan, Anda tidak perlu skala microamp, jadi Anda tidak membayar ekstra untuk itu.

Saat Anda mengembangkan perangkat berdaya rendah, setiap nanoAmpere layak untuk disimpan. Misalnya, saat menggunakan baterai koin CR2032 Anda memiliki kapasitas sekitar 200mAh. Setelah saya mengembangkan perangkat yang ditenagai oleh salah satu baterai itu dan saya harus memeriksa bahwa mikrokontroler pergi ke mode tidur (0.6uA) sebagian besar waktu. Saya juga perlu memeriksa bahwa ketika aktif, konsumsi saat ini berada di kisaran 10uA. Selain itu, saya harus memeriksa bahwa jumlah setiap komponen dalam PCB (dalam mode daya rendah mereka) cocok dengan jumlah arus diam yang dinyatakan oleh lembar data mereka.

Singkatnya, jika Anda ingin mendapatkan sebagian besar sumber daya Anda, dan pastikan bahwa Anda menangani perangkat keras / perangkat lunak Anda, Anda harus mengukur kinerja daya rendah komponen Anda, dan biasanya angka ini diberikan dalam uA atau nA.

Saya akan menambahkan twist pada jawaban untuk pertanyaan Anda. Tegangan beban , alias beban tegangan .

Beban tegangan rentang arus DMM adalah tegangan yang dijatuhkan melintasi DMM saat melakukan pengukuran. Ini dinyatakan sebagai V / A atau mV / mA atau unit serupa. Perhatikan bahwa unit ini setara dengan ohm dan merupakan cara standar untuk mengekspresikan resistansi internal yang diberikan DMM ke sirkuit dalam rentang tertentu.

Dalam beberapa aplikasi tidak begitu penting untuk mengetahui bahwa DMM Anda mampu mengukur dalam kisaran uA, tetapi itu mampu melakukannya dengan beban tegangan yang cukup rendah .

Ini sangat penting dalam aplikasi daya rendah atau daya mikro, di mana mikroamp arus diambil dari rel daya bertegangan rendah.

Faktanya, bayangkan DMM yang memiliki rentang 600uA dengan beban 100 uV / uA (seperti Fluke 87V saya): jika Anda mengukur 100uA yang diambil dari rel 10V, Anda cukup memperkenalkan penurunan 10mV di rel, yang dapat diabaikan. Namun, jika Anda mengukur arus yang sama pada saluran yang membawa sinyal 100mV, maka Anda telah mengubah sinyal sebesar 10%, dan ini juga dapat membuat sirkuit Anda berhenti bekerja.

Dilihat dari POV lain, bukan hanya rentang arus yang penting untuk melakukan pengukuran dalam aplikasi arus rendah, tetapi juga impedansi rangkaian tempat Anda akan memasukkan ammeter Anda. Jika ammeter memiliki resistansi internal yang terlalu tinggi (beban voltase tinggi) maka akan secara signifikan mengubah pengukuran atau bahkan kerja rangkaian yang sedang diuji.

Jadi saat memilih DMM dan memeriksa spesifikasi saat ini, Anda juga harus memperhitungkan beban tegangan sebagai parameter.

Seringkali ketika melakukan karakterisasi dan pemodelan perangkat semikonduktor, arus bocor (yang sangat penting untuk membuat model yang berguna dan akurat) akan jatuh dalam kisaran mikro-ampere. Biasanya pengukuran ini akan dilakukan dengan Unit Sumber-Ukur Presisi (disingkat SMU). Pengukuran semacam itu juga biasa digunakan dalam pengembangan teknologi untuk mengevaluasi kinerja fundamental dari proses semikonduktor yang diberikan.

Saat mengoperasikan mikroskop elektron, sering diinginkan untuk mengetahui arus berkas dengan resolusi beberapa picoamp. Arus berkas kecil karena tujuan mikroskop elektron adalah memfokuskan berkas elektron yang sempit (dan dengan demikian rendah) pada sampel, agar berkas berinteraksi dengan fitur-fitur kecil.

Hal ini dilakukan dengan menghubungkan ammeter antara tahap sampel yang diisolasi secara elektrik dan tanah mikroskop. Ammeter seperti itu tentu saja harus dapat mengukur rentang arus yang digunakan oleh instrumen.

Ini lebih merupakan kasus khusus daripada yang mungkin Anda minati, tetapi untuk kelengkapannya: eksperimen fisika tegangan tinggi sering melibatkan arus dalam rentang mikroamp atau nanoamp, misalnya banyak tabung photomultiplier memiliki arus saturasi pada rentang 1-10 uA, dengan kurva respons seperti itu (dari buku pegangan info Hamamatsu ini ):

Umumnya ini dibaca oleh amplifier impedansi tinggi untuk mendapatkan tegangan yang berguna (~ 1-10V) sebanding dengan arus, tapi saya bisa membayangkan kasus-kasus di mana Anda ingin mencari tahu mana PMT Anda yang rusak dan hanya ingin menghubungkan multimeter dan melambaikan tangan Anda di atas tabung untuk menghalangi cahaya dan melihat penurunan saat ini.

Demikian pula, di mana pun Anda mencoba mempertahankan bias tegangan tinggi (beberapa kV) pada sesuatu (mis. Elektroda dalam ruang hampa), Anda akan memiliki arus bocor yang harus disuplai untuk menjaga agar tegangan tetap stabil, ini biasanya dalam kisaran microamp ke nanoamp demikian juga. Sekali lagi ini adalah sesuatu yang Anda tidak mungkin dapat mengukur dengan aman dengan DMM genggam.

Perangkat "pro"?

Saya pikir dengan "pro" mereka sebenarnya meter "listrik". Ketika seseorang bekerja di rumah 120V kabel, atau bekerja di mobil, biasanya mereka berurusan dengan ampere, atau kadang-kadang mA. Microamp penting dalam elektronik, tetapi tidak begitu banyak dalam pekerjaan "listrik" profesional.

Tetapi bagi para insinyur dan ilmuwan (heh the pro real), skala meter mikroamp sangat penting. Hal yang sama berlaku untuk penggemar, atau siapa pun yang bekerja dengan sirkuit transistor. Lihat semua contoh dalam jawaban di sini. Arus basis transistor, fotodetektor, op-amp, dan apa saja yang melibatkan resistor lebih dari 10.000 ohm, dll ...