吉時利萬用表使用技巧之四線測試法

　　吉時利源表作為泰克旗下的產品，與泰克示波器一樣名聲大噪。但是有用戶在使用吉時利源表萬用表的時候發現會有電阻引入誤差，那么要怎么消除呢?今天安泰測試為大家介紹四線測試法。四線測試法是目前為止最好的消除引線電阻引入誤差(或將其將至最小的)的測試方案。

　　兩線測量法：

　　傳統的電阻測量通常用的是兩線測量法來進行測量，比如我們最常用的手持式萬用表。測量時只需要將紅黑表筆點在待測電阻的左右兩端，萬用表會自動添加一個激勵電流或激勵電壓(自動激勵大小與選擇的檔位有關，萬用表中激勵大小不可調)。添加激勵電壓的同時，測試被測件兩端的電流;或者添加激勵電流的同時，測試被測件兩端的電壓。再通過歐姆定律R=U/I 得到電阻值。如圖1所示，

　　其中：

　　I為激勵電流(測試電流)

　　VM為萬用表測得的電壓

　　RLEAD為引線電阻

　　R為被測電阻

　　HI 和LO為萬用表的輸出輸入端

　　測量結果為R=VM/I, 從圖1的工作電路圖我們可以得知這個測試結果實際上包含兩部分：被測電阻R與兩條引線電阻2*RLEAD。典型的引線電阻阻值大致在1毫歐到10毫歐，當然在被測電阻阻值較大的情況下，引線電阻的影響是可以被忽略的;但當被測電阻較小或者測試精度要求較高的情況下，引線電阻這項附加的誤差源就不能夠被忽略了。

　　Rel選項：

　　市面上一些新型的手持式萬用表設計有rel選項(臺式萬用表一般都有)，如吉時利臺式萬用表，其工作原理為：在測試測量之前先將紅黑表筆短接，得到引線電阻阻值并記錄此數據，稍后測得的電阻值直接減去記錄中的引線電阻阻值，用這種數學方法來減小誤差，提高測量精度。所得結果為：R=(VM/I) -2*RLEAD，在一般情況下，這種測量方法簡便易用，精度又高于兩線測量法。但實際測量過程中，引線電阻RLEAD并非定值，隨著溫度環境的變化，阻值也是會變化的。在Rel功能的數學計算過程中，是以按下rel選項那一時刻點的引線電阻帶入計算的，如果測試員對測試測量精度有著更高的要求，建議使用四線法測量。

　　四線測試法：

　　四線測試法是目前為止最好的消除引線電阻引入誤差(或將其將至最小的)的測試方案。其原理是：在兩線法的基礎上添加一組取樣引線，用取樣引線的測試結果來代替測試引線的測量結果進行計算，從而得到更準確的電阻值。如圖2所示，

　　其中：

　　I為激勵電流

　　VM為萬用表測得的電壓

　　RLEAD為引線電阻

　　R為被測電阻

　　源HI 源LO為萬用表的輸出激勵電流端

　　取樣HI 取樣LO為取樣引線，即輸入電壓VM端

　　在整個測試過程中取樣引線上沒有產生壓降，所以引線電阻2*RLEAD并沒有對測試產生影響。測得的電壓VM和被測電阻R上的實際電壓基本相同，即測量結果仍為R=VM/I。雖然取樣引線上仍然有微小的電流流過，但在實際的測量中是可以被忽略的。與兩線測試法相比，用四線測試法測量所得到的電阻值是不含有引線電阻的，故精度高于兩線測試法。

　　以吉時利源表Keithley 2400系列舉例：

吉時利源表Keithley 2400系列

　　當使用兩線測試法，只需要鏈接input 的HI 和LO端。如圖3，

　　當使用四線測試法，需要連接input的HI、LO、Sense HI、Sense LO 四個端口(Sense HI 和Sense LO為取樣引線接口)。如圖4

　　尤其需要注意：取樣引線端(Sense HI 和Sense LO)應該盡可能的接近被測電阻的兩端，距離越遠引入的測試引線電阻就越多。如圖5所示，取樣引線的接觸點與被測電阻之間仍有很長的一段引線，這種連接方法會增加誤差。

　　這種方法可以適用于 Keithley 2001 系列、Keithley 2002 系列、Keithley 2010 系列、DAQ6510、DMM6500萬用表， Keithley 2100 系列、Keithley 2110 系列、泰克 4000 系列、Keithley 2700 萬用表/數據采集/開關系統等。

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