解锁低电流测量的精度 – 为什么精度如此重要！

在开发低功耗硬件解决方案时，准确的电流测量对于优化电池寿命和整体性能至关重要。为了实践这一理论，我们将 Qoitech 的两款设备 Otii Ace Pro 和 Otii Arc Pro 与实验室常用标准测量工具进行了精度比较。

Otii Ace Pro 和 Otii Arc Pro 精度分别为 ±(0.05% + 25 nA) 和 ±(0.1% + 50 nA)，而典型仪器的精度通常为 ±(1% + 1 µA)。当测量微安范围内的休眠电流时，差异就会变得很明显。

假设您需要测量 1 uA 的休眠电流。使用上面提到的三种工具可获得以下结果：

• Otii Ace Pro → 1 μA ± 25.5 nA（1 μA 的 0.05% 为 0.5 nA，加上额外的 25 nA = 25.5 nA）
• Otii Arc Pro → 1 μA ± 51 nA（1 μA 的 0.1% 为 1 nA，加上额外的 50 nA = 51 nA）
• 标准测量工具 → 1 µA ± 1 µA（1 µA 的 1% 为 10 nA，再加上额外的 1 µA = 1010 nA）

这些结果使得后一种仪器在测量 1 µA 休眠电流时作用不大。为了更好地理解，请参见图 1，了解使用不同仪器在不同低电流测量精度下测量电流时的预期绝对误差。

图 1：使用 Otii Ace Pro、Otii Arc Pro 和传统测量仪器测量电流时的预期绝对误差，三款工具均具有不同的低电流测量精度。（图片来源：Qoitech）

从整个测量范围来看，精度各不相同。对于小范围的电流测量，可能非常精确，但对于其他范围的电流测量，又可能非常不精确。让我们看看实际测量误差。这些误差数据出自市场上多种仪器的规格书表，其所涵盖的电流测量范围更宽（图 2）。

图 2：目前市场上各种仪器和测量板的测量范围和精度。（图片来源：Qoitech）

我们可以得出什么结论？这要视情况而定。选择测量仪器时，必须考虑短期和长期需求，通过查看规格书中所有量程数据来了解其精度。您可能需要一种高精度的仪器，这意味着要为出色的功能支付更多的费用（紫色曲线）。或者，您可以接受较低的性能，选择更实惠的产品（蓝色曲线）。根据您的应用，在广泛的测量范围内具备合理的精度，再结合增强能源优化的功能便已足够。

许多仪器使用自动量程功能来测量宽范围的电流（从 nA 到 A）。但在量程切换期间，测量可能不准确或不可用，这就给监测动态负载带来了挑战，因为动态负载的休眠电流可能在个位数 µA 范围内，而工作电流则可能高达数百 mA。Otii Ace/Arc Pro 只进行一次切换，可最大限度地减少切换次数，从而减少了这些问题。能够做到这一点的原因在于，这两款仪器采用并行测量方式且量程更高，并带有一个第二分流和模数转换器，允许在不丢失数据的情况下无缝切换量程，并确保测量的连续性和精确性。

因此，下次为实验室购买电流测量仪器时，请务必验证以下内容：

• 了解精度规格：密切关注仪器规格书中的精度额定值，包括增益和失调误差。这些指标决定了测量结果的可靠性。
• 了解测量需求：明确定义需要测量的电流范围。无论是低功耗休眠状态还是大电流操作，这都可以帮助您选择到能够满足特定精度要求的仪器。
• 最小化量程切换次数：频繁切换量程的仪器可能会导致中断和数据不准确。选择减少或消除量程切换的工具可确保连续、可靠的测量。