尽管机械电能表(moving-coil meter)的分辨率和精确度都不如数字电表,它们仍是追踪读数变动及绘制测量值改变率的最佳显示设备。机械电能表的缺点在于测量低电流时,电表的满刻度偏转电流通常远大于待测量的电流,而且需要另一组独立电源来驱动电表。早期的机械电能表提供可充电的蓄电池来解决此问题,Hartmann and Braun的Multavi-10就是其中一例。透过手动选择式分流电阻和截波放大器的适当组合,用户可以选择从1μA到1A的13种不同电流范围。
随着INA19x系列等新一代分流监控组件(current-shunt monitor)出现,机械电能表的放大器设计已大幅简化。(图一)是电流测量范围0到100mA的8英吋机械电能表的驱动电路,电表的满刻度偏转电流则为15mA。分流监控组件INA193会感测1Ω分流电阻RS1两端的电压降,此电压降在100mA最大电流时等于100 mV。
RS1电阻值视应用而定,须兼顾小讯号的精确度和测量线(measurement line)所能容许的最大电压降。提高RS1电阻会将偏移电压的影响减至最少,使小电流测量更精确;减少RS1电阻会将供电线路的电压降减至最小。RS1电阻只要能提供50mV到100mV的满刻度分流电压范围,就能让多数应用发挥最大效能。此电路在500mV的最大输入范围内都能提供精确的测量结果。......