マルチメータによる電流測定の誤差解析

マルチメータによる電流測定の誤差解析

マルチメーターで電流を測定する場合、マルチメーターはテスト対象の回路と直列に接続されます。電流計の内部抵抗が小さいほど回路への影響が少なく、測定誤差が小さくなります。理想的な状況では、電流計の内部抵抗はゼロに等しいはずですが、マルチメーターの可動コイルには銅線を焼いた紙があるため、現実には不可能です。そのため、メーターヘッドの内部には、電流ブロック内部抵抗と呼ばれる一定の抵抗が常に存在します。メータヘッドの内部抵抗の存在により、マルチメータ電流ブロックの電流を測定するときに被測定回路の合計実効抵抗が増加し、被測定回路の元の動作状態が変化し、測定誤差が発生します。測定誤差を少なくするためには、電流ブロック自体の内部抵抗をできるだけ小さくする必要があります。電流ブロックの内部抵抗が小さいほど、測定結果は実際の値に近づきます。電流測定時の誤差分析を次の図に示します。

マルチメータによる電流測定の誤差解析
a、テストされた回路。 b、マルチメータの現在のモードを接続します。

電流ブロックが接続される前のテスト対象の回路を図 a に示します。電源電圧の内部抵抗を無視した場合、電流は次のようになります。

式中、Rfzは負荷回路を表します。
図 b に示すテスト対象の回路は DC 電流モードに接続されており、ループ電流は次のとおりです。

式 1 と 2 を比較すると、電流モードを接続した後の電流は電流モードを接続する前の電流と等しくなく、相対誤差は次のとおりであることがわかります。

電流レンジの Rc の大きさは測定誤差に直接影響し、電流レンジの内部抵抗の大きさも電流レンジの電力損失 PI に影響を与えることがわかります。

明らかに、電流 I が一定の場合、Rc が大きいほど、電流の電力損失 PI は大きくなります。上記の結論から、次のように結論付けることができます。
1. 電流モードの全バイアス電流が同じ場合、マルチメータの電流モードの内部抵抗が小さいほど、全バイアス電圧降下が小さくなり、電流の測定誤差が小さくなります。
2. 同じマルチメータの場合、電流範囲が大きいほど、内部抵抗と測定誤差は小さくなります。
3. テストされる回路の合計抵抗がマルチメータの電流レンジの内部抵抗よりもはるかに大きい場合、マルチメータの電流レンジの内部抵抗は無視できます。
要約すると、マルチメータで電流を測定する場合、マルチメータはテスト対象の回路に直列に接続されるため、電流モードを選択する際の内部抵抗が小さいほど、測定結果はより正確になります。