测量皮安电流的方法

我需要检查微控制器在皮安范围内的低功耗。我只有一个能测量毫安的万用表，它显示为0。

有没有一种简单而精确的方法来测量皮安？

用已充电至已知电压的电容器为微控制器供电。等待适当的时间，然后测量电压。根据增量V和C计算电流。（不要连续测量电压，除非您的电表具有足够高的阻抗，否则可能会吸收额外的电流。）您将需要一个具有已知电容的电容器，但在紧要关头，您可以通过已知的电阻器对电容器进行相同的测量。

正如评论所指出的那样，其他电流路径可能会导致电容器放电（包括自放电）。您可以在删除UC的情况下重复测量，然后查看给出的值。然后，您可能会考虑是否可以在设计中切实避免此类“其他”潮流。

并且不要忘记电池会自动放电和/或老化！

如果您的目标是太“看到”芯片的掉电模式，则可以使用电容器，建立一个简单的电路，定期将其连接到电源（如果可能，与uC的活动周期同步，则必须有一个实际的方法）。低泄漏电流！），并观察示波器上的C电压（示波器阻抗必须高于UC的电流消耗，否则，如果uC的活动周期足够短，您甚至可以使用AC耦合）。验证高电流消耗和低电流消耗的时间划分以及两种模式下的电流。

我使用的一种简单方法是将一个电阻与微型电源串联，并与一个电容器并联。在这种情况下，电容器的泄漏并不重要。

例如，如果您认为电源电流不应超过10nA，则可以将一个值为10M 1％的电阻与一个1uF陶瓷电容器并联使用。这将为10nA的电流提供100.0mV（因此电流表的负担为0.1V，这不会对电路产生太大影响-如果输入电压升高会打扰您，则可以将输入电压升高一点以补偿压降）。

然后使用具有高输入阻抗的电压表（例如在> 10G输入电阻模式下的Agilent 34401）查看10M电阻两端的电压。仪表的偏置电流会影响读数，但在室温下小于30pA（0.3％）。

10M / 1uF组合可滤除尖峰信号，除非它们以非常低的频率发生（例如，如果您的处理器每10秒唤醒一次，并消耗100mA电流0.5mA，则它将无法很好地工作）。

根据µC的状态，微控制器的功耗或电流消耗可能非常不规则。例如：1pA持续999 ms，然后1uA持续1 ms。平均为1.001 nA。如果您的万用表每100ms进行一次测量，则永远不会测量1.001 nA！在这种情况下，您需要使用与电源串联的电阻器和示波器来测量电阻器两端的电压，以“查看”一段时间内的实际电流。

大多数示波器都指定其通道输入阻抗。它往往约为千兆欧。如果将示波器放在uC的接地路径中（大多数示波器将通道接地连接到大地，并且您可能无法在uC的VDD上放置接地），则您将测量该电阻两端的电压，因此，uC实时使用电流。那应该给您相当准确的测量结果（1mV => 1pA）。

让我们看一下电池是否“在乎”这个问题，即pA范围内的负载会严重影响电池寿命吗？

扰流器：不可以。即使是分辨率为1 nA的测量，也比实际需要的“精度”更高。

最好的一次（不可充电）锂电池具有约20年的有效保存期限（可能会损失30％-70％的容量），而对温度等的关注不多。典型的例子是

20年约为175,000小时，因此，在此时间内的10 mAh损耗相当于10 / 175,000 mA电流或10,000,000 / 175,000 = 57 = 57,000 pA。因此，对于任何易于使用的电池尺寸，完全不需要测量pA。

例如，一个50 mAh的电池在20年后失去了50％的保质期（如果可以的话，这是一个很好的技巧）将允许25 mAh的负载或142,500 pA = 142.5 nA = 0.1425 uA的平均电流。对最接近的平均负载电流nA进行测量可为您提供1％左右的准确度-这将使电池寿命的估算比实际情况要精确得多。实际的变化会淹没这种尝试。