電流の計測法に関する質問

質問

ある微少電流を計測したい場合、オペアンプを使ってI/V変換を行い、その電圧を読み取るという方法と、
単純に抵抗器に電流を流し、その両端の電圧値を読み取るという方法があると思います。
何となく、前者の方が優れているような気がしますが、後者を使った場合のデメリットとは具体的にどういうところに表れるのでしょうか？
ノイズが大きくなるとか、電流と電圧の関係が線形でなくなるなどの傾向が見られるのでしょうか？

回答No.3

KEN_2 · ベストアンサー

回路に流れている電流を測定するために直列に挿入する抵抗値を検討する必要が
あり、電圧計の内部抵抗も考慮する必要があります。
概算で10uAくらいの電流を測定する場合は、高入力抵抗のI/V変換が必須です。

>テスターと回路の間に10^6～10^7くらいの抵抗を直列に挟めば良いということになるのでしょうか？
違います。
＊電流検出の抵抗に電圧計を並列に接続して電圧を測定して電流に換算します。
勘違いされていますので、以下の説明を参照ください。

１．検出抵抗は、回路の抵抗に対して1%以下程度の値に制限されます
２．電圧計の内部抵抗は、検出抵抗の100倍程度を目安にします。
＊これは、測定回路が被測定回路に測定誤差を影響させない定石です。
３．測定電流と分解能から、必要な検出抵抗の値を検討します。
４．被測定回路が低抵抗では検出抵抗を大きくできず動作に影響します。

仮に10uAくらいの電流を測定する場合を検討すると、
＊結論この微弱電流を通常の電圧計で測定するのは無理です。
　（高感度の電子テスター（1MΩ入力）で可能になります。）
１．電子テスターの電圧感度が0.2V(F.S)で検出抵抗は20KΩとなります。
２．非現実な検出抵抗なのでF.S感度・分解能を0.02Vとして検出抵抗は2KΩとなります。
３．よって、被測定回路が200KΩ以上の負荷抵抗となります。
４．負荷抵抗が100KΩ以下では測定誤差が発生し、被測定回路の動作に影響します。

>10^5Ωの抵抗を用いれば良いわけですが、
>
>・・・・・・・と回路の間に10^6～10^7くらいの抵抗を直列に挟めば・・・
＊上記の検証で検出抵抗に0^3Ω以上の抵抗は非現実的な数値となります。

回答No.4

itou4382

微少な電流が流れる回路の事をドライサーキットと呼び、通常の回路とは別の測定技術があります。回路が良好な金属接触だけで構成されている場合は測定方法の違いによる影響は誤差の問題しかありません。しかしドライサーキットの場合は印加電圧や通電電流によって抵抗値そのものが変化する事が多いので、被測定物が電流によって接触抵抗変化が起きるのか、電圧によって接触抵抗変化が起きるのかを理解した上で測定回路を選定する必要があります。もちろん内部回路での破壊現象を考えなくて良い場合には、どちらの測定方法でも誤差しか考えなくても良いことになります。

回答No.2

foobar

10μAの流れているところに、0.1MΩの抵抗を入れると、1Vの電圧降下があります。
・この電圧が、元の回路の動作に影響をしないか、
・電圧計の内部抵抗が0.1MΩより十分高いか（でないと、電圧計の内部抵抗が0.1MΩに並列に入るので、その影響があります）
といったあたりを考慮するひつようがありそうです。
（もうひとつ、0.1MΩからの測定線を長く伸ばすと、ノイズなどの問題もありそうに思います。）

電圧計に抵抗を直列に入れると、0.1MΩから見た抵抗は増えますが、電圧計の内部抵抗と直列抵抗で分圧してしまうので、得策とはいえないでしょう。
アナログ式の電圧計（ただし、内部に増幅器を持っている電子電圧計を除く）だと、結局使用しているメータの感度（フルスケール振らせるために必要な電流）で電流測定の感度が決まります。
（アナログテスタでも電子テスターなどと呼ばれているタイプだと、入力抵抗が非常に高いので、0.1MΩ程度の検出抵抗なら問題無く使えるかと思います。）

回答No.1

foobar

抵抗を挿入する方法だと、微小電流をそれなりの電圧に変換しようとすると、値の大きな抵抗を挿入する必要があります。
すると、
・抵抗を挿入することで、回路の動作に影響を与える可能性がある、
・電圧計の内部抵抗を考慮する必要がでる場合がある（内部抵抗の低い電圧計は使えない）、
という点に留意する必要が出てくるかと思います。

お礼

回答ありがとうございます。

例えば10uAくらいの電流を測りたい場合には、10^5Ωの抵抗を用いれば良いわけですが、

テスターと回路の間に10^6～10^7くらいの抵抗を直列に挟めば良いということになるのでしょうか？