之前有几个工程师问过这个问题，但是我没好好回答，今天电脑上面又看到这个文档了，稍微分析一下。
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来自IMC的一个白皮书，提供了完善的测量架构
在整个电子系统连续工作过程中，停车睡眠模式下的nA级渗漏电流与满载时的工作电流值差异巨大，且需要完整精确地采集不同工作模式切换过程中的瞬态信息。当以这种方式系统地采集电子系统工作电流信号时，动态自适应量程测试技术便体现出强大的优势。
针对以上测试需求，尽管24位高分辨率模数转换器足以覆盖相当大的测量范围，然而对于上述试验所需的高达30位的动态范围，常规测试技术仍然存在极大的局限性。因此，前置放大器的调节是必要的。实现前置放大器增益调节并不足为奇，更为关键的是，需要在测试进行中，根据采集信号的数值大小实现量程的实时全自动调节，且不受信号变化趋势影响。此外，该自动调节过程不能引入外部干扰信号：由于不间断测量会采集包含切换过程中的所有实时信号，因此，一切由量程自动调节造成的对被测信号的干扰都要避免。 与直接电压测量模式相比，采用分流电阻调理的电流测量不能只依靠单一的前置放大器放大：当测试电流值非常微弱时，前置放大器放大噪声信号，很容易被噪声掩盖，造成测量值不准确。因此，针对小电流测试，需要采用高阻抗分流电阻提升被测信号的电压输出值，这样，便需要在测试过程中，在保证被测信号不受干扰的前提下，实现分流电阻的动态切换。 如下图B所示，将两个分流电阻以串联方式连接于工作电路中。当由于被测电流值增大使输出电压值达到某一阈值时，短路开关快速闭合，完成高阻抗分流电阻短接。这样，被测电压信号通过两条单独的路径进行传输。![]()
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基于上述设计理念，技术路线已相当明确：首先，分流电阻值作为电路设计中的关键参数，该阻值必须达到足够大，以保证较大的调理电压，从而使被测信号不被噪声干扰。其次，由于较大的工作电流导致设备功耗提升，因此需要采用更加先进的热管理技术，提升相应硬件指标。 对于50A（量程）电流测量，分流电阻应不大于2 mΩ，此时功耗已经达到5W。这样，最大测量电流对应的调理电压为100 mV ，采用24位AD转换器可以很好地量化编码 （如： g = 10 ，1 V ADC）。 然而，如果仍然以相同的配置同时采集50 nA 分辨率的电流信号，如渗漏电流等，显然已经远远超过该配置的物理极限。2 mΩ × 50 nA = 0.1 nV的输出电压根本无力抵抗噪声信号的干扰，即便采用1000倍增益因子实现输出电压放大仍然无济于事（下图）。![]()
也是差分的
因此，须采用较大的分流电阻实现调理电压信号的放大。阻值为2 Ω的分流电阻可将电阻增益因子提升1000倍，且该分流电阻只能在低电流模式下才参与工作。当被测电流值升高至某一限值(> 100mA)时，该电阻立即被短接，如下图。![]()
这样，即可实现高达30 bits （最大测量值与最小测量值的比值）的动态量程，分辨率可达1:1 billion (10^9)。![]()
比较
测量模块基于上述理念设计，每个测量通道配置两条电流测量路径，实现量程自适应调节，其供电电压为9-18VDC。基于完全隔离设计，该测量模块可连接于测量电路中的任何位置：高电势位、低电势位；子系统或整个系统测试均可满足。 当信号过载时，可逆式固态保险丝将快速切断测试电路，保证测试的安全性。同时，可选配外部连接开关，用于同外部试验电路和设备进行连接，从而完成更加复杂和灵活的试验。![]()
哟西
两路信号均以30 kSps 的采样速度采样，采用24-bit AD数字化，并通过处理单元自动完成信号选择、放大及标定。采用CAN总线进行数据输出，输出频率范围为1 Hz - 1 kHz 。 除自动计算信号平均值以外，同样可分析信号最大值、最小值等其他参数。和平均值计算一样， 最大值和最小值基于设备内部30 kHz 采样率并参照设置的数据输出速度进行计算。![]()
测量的样子
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在实际的测量中，分流电阻切换响应必须要足够快，如果电流突然增大，必须立即短接高阻抗分流电阻，不仅可以防止电路烧掉，同时也避免了负载电路中的负载电压峰值。由于负载电路中的（瞬态）压降，会影响甚至断开测试的负载组件。因此，分流电阻短接通过一个快速比较器控制，重新切换成高阻抗分流电阻会有延迟（下图）。![]()
分流的快速启用（<1us）以及缓慢停用（<1ms）的迟滞水平（切换阈值）和时间滞后保证了安全和稳定的状态过渡。 因此，即使在电流以10A /us的速率快速增加（浪涌，冲击）的情况下，把通过负载的压降限制到大约400mV，仍然可以实现无干扰切换。在分流电路中，一个合适的电容有利于平缓过渡区域的电压瞬变，直到比较器做出响应（下图）。这个概念也适应于具有高动态特性的测试对象。![]()
迟滞截止时间和并行测量路径（ADC）的建立时间一样被掩盖了，数据输出频率被限制到100Hz，但是，在“固定模式”下，自适应量程分流电阻切换可能失效，最大数据输出频率可到1kHz。 一般来说，自适应量程方法是有效的，尤其是对于这里描述的这些应用：涉及连续穿过以及仍在分离工作区域（下图）的应用。![]()
事实证明，采用低噪声和适当增益对微弱的被测信号进行优化处理，从而获得有效的数据分辨率，其效果是显而易见的。自适应量程不是对任何测量情形都是有效的。对于周期信号，例如，其通过FFT进行频谱分析，以下应该注意：如果信号范围内的部分，即小振幅的部分，使用自适应增益处理（例如，g=1000），低噪声级也只在总时间的一小部分中有效，即1/1000（下图）.![]()
背景噪声FFT的影响（噪声本底），由粗糙量程的信噪比（SNR）控制。因此，自适应量程对于频谱数据的信噪比作用可以忽略不计。自适应量程有效性的进一步必要先决条件是其精确或缩小范围必须是零对称分布。处理的信号因此必须位于单极或者双极信号范围的零点周围。因为我们不关心交流耦合，而关心自适应性线性增益。当在这种类型的电流测量下，它不适应于完全不同的应用，比如使用应变片进行桥路测量，因为在这种情况下信号通常被初始偏移量影响，需要加以补偿。
