マイクロアンペアを測定することはどのシナリオで重要ですか？

新しいマルチメータを見つけるという状況で、私は市場に出回っている利用可能なデバイスの数に負けてしまいました。確かに、最適なデバイスを見つけるには、いくつかの要件を設定する必要があります。それらを比較しながら、私は次の点に来て、これによって私の質問に来ました：

ほとんどのプロデバイスは、0.001 A（1mA）の分解能のアンペア範囲しかありませんが、セミ/ホビーデバイスは、ミリアンペア、さらにはマイクロアンペアまでの範囲があります。YouTubeでデバイスのレビューを見ましたが、発表者はマイクロアンペアの範囲が不足していると不平を言っていました。YouTubeの別の人が視聴者に、ミリアンペアの範囲で十分だと言いました。だから、ここで専門家に私の質問：

どのようなシナリオでマイクロアンペアの測定が必要ですか？

たとえば、データシートを見ると、ANDゲートには「入力リーク電流」があり、マイクロアンペア範囲の電流を供給していますが、この小さな電流を測定する必要があるのはいつですか。

すべての役立つ回答をありがとう。

私が使用し、設計した製品ラインの1つは、スマートペイフォンでした。まるで公衆電話のように動作するマイクロコントローラを考えてください。

これらは、20mAの保証された電源を備えた通常の電話ループで動作する必要がありました（ただし、より高い保証はありません）。でオンフック中央オフィスは、そうでない場合は回線障害を検出すると同じように条件ユニットは、リーク電流のわずか数マイクロアンペアを許可されました。

漏れに関するコメントへの回答; 過酷な環境（非常に高温、非常に低温、高湿度の屋外）のため、公衆電話の筐体内のボードはコンフォーマルにコーティングされ、防湿コネクタを使用していました。

オンフック電流とオフフック電流の差は桁違いに異なるため、これらのユニットを明らかにテストする必要がありました。数マイクロアンペアのオンフックを確認することが非常に重要でした。

別のアプリケーションは、新しい、本当に 低電力のマイクロコントローラー（通常はリンクされている）で、さまざまな動作モードで実際の消費電流を確認したいと思います。これらのモードの一部はマイクロアンペア（またはそれ以下）です。

多くの可能なアプリケーション、これはほんの数例です。

多くのバッテリ駆動デバイスは、消費電力を最適化する必要があり、µA電流が頻繁に関与します（nAでさえも）。

例として、ワイヤレスリモートを検討してください。彼らはわずか3V、200mAhのバッテリーを持っているかもしれません。バッテリーの交換を必要とせずにこのリモートを10年間動作させたい場合、それはわずか20 mAh /年です。または0.054 mAh /日、または0.0022 mAh /時間。時間をキャンセルすると、2µAを超える連続アイドルドレインが発生します。多くの最新のマイクロとRTCはこれよりもはるかに優れていますが、デバイスが意図したとおりに動作することを検証するには、生産実行を測定する必要があります。

「リモート操作の数に依存するバッテリー寿命ではありません」と言うでしょう-それは可能ですが、アイドル消費はより重要かもしれません。ワイヤレストランスミッターとリモコン内のMCUは、操作時に短時間10mAを消費する場合があります。1秒未満と言います。それは10mAですが、非常に短い期間のため、バッテリーから消費されるエネルギーは非常に最小限です。対照的に、1日のわずか2µAのアイドルドレインには、16倍以上のエネルギーが必要です。

まず、プロのマルチメーターにはマイクロアンペアのスケールがないという仮定は間違っています。たとえば、Fluke 287はマイクロアンペアを喜んで測定します。Fluke 116には、電流測定用のマイクロアンペアスケールしかありません。

多くのプロ用マルチメーターは、特定のユースケース向けに設計されています。前述のFluke 116は、HVACシステムを対象としています。HVACシステムでは、（明らかに）測定が必要な電流は火炎センサーのみです。287のようなハイエンドモデルはすべてを実行できます。フラッシュメモリプロセスの開発に取り組んでいたときに、0〜20 uAの範囲の基準電流を測定するために使用しました。バッテリー駆動システムでは、マイクロアンペアが重要です。しかし、ほとんどのユースケースでは、マイクロアンペアスケールは必要ないので、追加料金を支払う必要はありません。

低電力デバイスを開発する場合、すべてのnanoAmpereを保存する価値があります。たとえば、CR2032コイン電池を使用する場合、約200mAhの容量があります。これらのバッテリーのいずれかで動作するデバイスを開発したら、ほとんどの場合、マイクロコントローラーがスリープモード（0.6uA）になったことを確認する必要がありました。また、アクティブな場合、消費電流が10uAの範囲にあることを確認する必要がありました。さらに、PCB（低電力モード）のすべてのコンポーネントの合計が、データシートに記載されている静止電流の合計と一致することを確認する必要がありました。

要約すると、電源を最大限に活用し、ハードウェア/ソフトウェアを処理していることを確認するには、コンポーネントの低電力パフォーマンスを測定する必要があります。通常、このレートはuAまたはnAで表されます。

あなたの質問への答えにひねりを加えます。負荷電圧、別名電圧負担。

DMMの電流範囲の電圧負担は、測定の実行中にDMM全体で降下する電圧です。V / A、mV / mA、または同様の単​​位で表されます。この単位はオームに相当し、DMMがその特定の範囲の回路に与える内部抵抗を表す標準的な方法であることに注意してください。

一部のアプリケーションでは、DMMがuA範囲で測定できることを知ることはそれほど重要ではありませんが、十分な低電圧負荷で測定することができます。

これは、マイクロアンペアの電流が低電圧電源レールから引き出される低電力またはマイクロパワーのアプリケーションで非常に重要です。

実際、100uV / uAの負荷（私のFluke 87Vなど）で600uAの範囲を持つDMMを想像してください。10Vレールから引き出される100uAを測定すると、レールに10mVの降下が生じますが、これは無視できます。ただし、100mVの信号を伝送する回線で同じ電流を測定すると、その信号が10％変化したため、回路が機能しなくなる可能性があります。

別のPOVから見ると、低電流アプリケーションで測定を行うために重要なのは電流範囲だけでなく、電流計を挿入する回路のインピーダンスでもあります。電流計の内部抵抗が高すぎる（高電圧負荷）場合、測定や被試験回路の動作さえも大幅に変更されます。

そのため、DMMを選択して現在の仕様を検討する際には、電圧負担をパラメーターとして考慮する必要もあります。

多くの場合、半導体デバイスの特性評価とモデリングを実行する場合、リーク電流（有用で正確なモデルを作成するために重要）はマイクロアンペアの範囲に収まります。通常、これらの測定はPrecision Source-Measure Unit（略してSMU）を使用して実行されます。このような測定は、特定の半導体プロセスの基本性能を評価するための技術開発でも一般的に使用されます。

電子顕微鏡を操作する場合、ビーム電流を数ピコアンペアの分解能で知ることが望ましい場合がよくあります。電子顕微鏡の目的は、ビームを小さな特徴と相互作用させるために、狭い電子ビームをサンプルに集束させることであるため、ビーム電流は小さくなります。

これは、電気的に絶縁されたサンプルステージと顕微鏡の接地の間に電流計を接続することで実現されます。もちろん、そのような電流計は、機器で使用される電流の範囲で測定できなければなりません。

これは、おそらくあなたが興味を持っているよりもニッチなケースですが、完全を期すために、高電圧物理実験では多くの場合、マイクロアンペアまたはナノアンペアの範囲の電流が関係します。たとえば、多くの光電子増倍管の飽和電流は1-10 uAの範囲ですこのような応答曲線を使用して（この浜松情報ハンドブックから）：

一般に、これらは高インピーダンスアンプによって読み取られて、電流に比例する有用な電圧（〜1-10V）を取得しますが、どのPMTが壊れているかを把握し、マルチメーターを接続したい場合を想像できますチューブに手をかざして光を遮り、現在の低下を確認します。

同様に、何かに高電圧（数kV）バイアスを維持しようとする場所（真空中の電極など）には、電圧を安定させるために供給しなければならない漏れ電流があります。これは通常、マイクロアンペアからナノアンペアの範囲です。同様に。繰り返しますが、これは、ハンドヘルドDMMで安全に測定できる立場にある可能性が低いものです。

「プロ」デバイス？

「プロ」では、実際には「電気技師」メーターだと思います。誰かが自宅の120V配線で作業しているとき、または車で作業しているとき、通常はアンペア、またはmAを扱っています。マイクロアンプは電子機器では重要ですが、専門的な「電気」作業ではそれほど重要ではありません。

しかし、エンジニアや科学者にとって（本物のプロ）、マイクロアンペアメータースケールは非常に重要です。同じことは、愛好家、またはトランジスタ回路で作業している人にも当てはまります。こちらの回答のすべての例をご覧ください。トランジスタのベース電流、光検出器、オペアンプ、および10,000オームを超える抵抗器を含むものなど