電子設計教程28：電流採樣電阻與開爾文接法

  電流經過電阻會產生電壓。可以把阻值較小的電阻，串聯在被測電路中，把電流轉換爲電壓信號進行測量。這個電阻被稱爲採樣電阻（也稱分流電阻、感應電阻）。
  採樣電阻通常阻值低，一般不超過1Ω；精密度高，一般在在±1%以內，更高要求的用途時會採用0.01%精度的電阻。由於阻值太小，所以採樣電阻上的電壓也比較小，一般要接放大電路，將電壓放大後再測量。
  雖然採樣電阻阻值很小，但是與負載串聯之後，還是會對負載造成一些影響。如果採樣電阻串聯在負載與電源地之間，可能會引起負載沒有良好的接地，如果負載是含有高速處理器和模擬電路的精密電路時，很可能無法正常工作。所以，常常使用把採樣電阻接在負載與電源正極之間。下圖前者稱爲高邊電流檢測，後者稱爲低邊電流檢測。

  高邊電流檢測保證了負載具有穩定的GND，雖然負載感受到的電壓有一點下降，但是一般不會影響正常工作。不過，需要測量電路能承受較高的共模電壓，並且有較大的差模電壓增益，即擁有較高的共模抑制比。低邊電流檢測不挑運放芯片，相對來說成本較便宜。
  由於採樣電阻的阻值太小了，焊料的電阻已經不能忽略。然而焊料的電阻值無法確定：可能這個焊盤的焊料多一些，電阻就小一些，且焊料電阻隨溫度變化較大，會影響測量結果。

  焊料對於測量電壓帶來的影響：U=I(R1+R2+Rs)
  可以採用開爾文連接法來提高測量精度。這種接法需要從一個電阻上引出四個點，兩個點用於正常工作，兩個點用於測量。測量的儀器要求輸入阻抗很高，因爲嚴格來說，測量儀器的線材或是線路上還是會有電阻的，如果阻抗高，那麼電流非常小，這部分“路上”的阻抗（如下圖R1與R2）就可以忽略不計。這種接法又稱爲開爾文四線檢測。

  有一種專門用於開爾文接法的電阻，叫做四觸點分流電阻，電流的“主幹道”與測試使用不同的觸點。在PCB設計的時候，稍作優化可以做到類似的效果。如下圖這種接法，使用普通的二腳採樣電阻，也能一定程度上提高精度。