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测试基础篇-开尔文测试基本原理

开尔文测试是模拟电路测试常用的测试方法之一,也称为开尔文四线测试(Kelvin Four-terminal sensing),也叫四端检测(4)T检测,4T sensing)。四线检测也叫开尔文(Kelvin)威廉·汤姆森·开尔文勋爵( William Thomson,Lord Kelvin)1861年发明的开尔文电桥测量低电阻。每两条线路连接可称为Kelvin连接。

在谈到开尔文测试方法之前,我们先来谈谈电阻的测量。

如果我们用万用表测量电阻,通常采用两行测量方法直接将两个表笔直接连接到电阻的两端,我们可以通过万用表读取测量的电阻值。这是否意味着我们有办法直接测量电阻?

事实上,电阻的测量是通过施加固定电流,测量电阻两端的电压,然后计算相应测量的电阻值。

那么,你能用万用表准确地测量所有的电阻吗?事实上,事实并非如此,因为我们必须注意电线的电阻和接触电阻的影响。接触电阻可能在几十毫欧到几百毫欧之间,而电线的电阻不确定,这与电线的长度和厚度有关,可能在毫欧和欧姆之间。如果测量的电阻很小,只有几个欧姆,甚至毫欧级,上述方法不能准确测量实际电阻,因为接触电阻和电线电阻的影响将得到反映。事实上,这些影响一直存在,但当我们测量相对较大的电阻时,这些影响的比例非常小,被忽略了。例如,测量1k欧姆电阻,1欧姆接触电阻和电线电阻,影响0.1%左右。如果测量的电阻是1欧姆,影响将占50%!

我们上面提到的是电阻测量。事实上,我们应该注意电压测量的影响,因为当我们测量电阻时,我们应该施加特定的取样电流,然后在测量电压后计算电阻值。取样电流是固定的。无论是接触电阻还是电线电阻,测量电阻的取样电流都是不变的。如果我们能正确测量电阻两端的电压,我们就能通过计算得到正确的电阻值。

众所周知,串联电阻对电流没有影响,但对电压会有分压作用;同样,并联电阻对电压没有影响,但对电流会有分流作用。

那么,我们如何消除接触电阻的影响呢?然后可以使用开尔文测试。

与传统的两个终端( 2)相比,开尔文测试法是一种电阻抗或电压测量技术T)传感器可以更准确地测量。四线检测的关键优点是分离电流施加单元和电压测量单元,消除接线和接触电阻的阻抗。

如下图1所示,当需要测量电阻时R的时候,通过单独的电流源施加取样电流,再通过另外的电压测量单元进行测试。其实大家可以看到,其它电阻Rl影响仍然存在,但我们如何减少或消除影响呢?

对于电流源,Rl电阻与测量电阻串联,无影响。我们仍然可以确保通过电阻R电流是电流源施加的电流。对于电压测量单元,输入端通常是高阻抗输入,达到兆欧姆甚至更高水平。此时,流过Rl电流很小,然后Rl两端的电压差很小,所以我们测量的电压几乎等于电阻两端的实际电压。

图1

事实上,了解开尔文测试的原理并不难,但在实际应用中,我们仍然很容易出现问题,我们可以称之为伪开尔文。例如,在实际的测试生产中,我们应该使用测试座,测试座需要通过测试爪(针)与测试管脚接触,我们想实现开尔文,测试座也必须使用开尔文的方式,并确保连接。否则,它就是伪开尔文。现在设备包装越来越小,为了实现开尔文,对测试座的要求会越来越高,而且,随着电流的增加,要求会越来越高。在中间测试中,如果我们也想实现开尔文测量,我们应该更加注意影响。通常,探针的接触电阻从数百毫欧到几欧姆甚至几十欧姆,而探针可以容纳的最大电流只有数百毫安。我们必须了解这些预防措施,并采用适当的方案来达到最佳的测量效果。

标签: 毫欧级别电阻有哪些

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