Почему мультиметр подает большее напряжение для измерения меньшего сопротивления?

1. Я думаю, что падение напряжения в вашем верхнем примере вызвано входным сопротивлением вольтметра (вероятно, около 10 МОм), которое медленно попадает в диапазон омметра.
2. Для диапазона 20k и выше это снова проблема входного сопротивления вольтметра. Я думаю, что диапазон 200 Ом связан с измерением диодов, для которого требуется аналогичный источник тока при относительно высоком напряжении. Остается диапазон 2 кОм, который, вероятно, реализован экономически эффективным способом на основе источника тока для диапазона 200 Ом.

Только со схемой можно быть на 100% уверенным в ответе.

---

Ваш мультиметр попытается измерить сопротивление, посылая известный/установленный ток через подключенный резистор. Этот установленный ток зависит от диапазона, в котором находится ваш измеритель. Однако ваш мультиметр не имеет идеального источника тока на борту, а скорее пытается реализовать источник тока от напряжения вашей батареи и пары полупроводников, поэтому напряжение открытого зажима никогда не превысит допустимое значение. напряжение батареи.

Не знаю, почему напряжение так сильно падает для более высоких диапазонов, это должно быть связано с тем, как построен источник тока. Обратите внимание, что «высокое» напряжение бесполезно (четвертый столбец ниже), когда вы понимаете, что произведение диапазона, умноженного на измерительный ток, намного ниже, чем напряжение открытого зажима (второй столбец).

Также обратите внимание, что напряжение, измеренное в самом низком диапазоне сопротивления, идентично напряжению, используемому для измерения диодов для всех трех измерителей. Для измерения диода вам нужно относительно высокое напряжение, чтобы проверить относительно высокое падение напряжения на диоде. В этом случае вы по-прежнему используете постоянный ток, но вас больше интересует не сопротивление, а фактическое измеренное напряжение. Бесполезно строить два отдельных источника тока для более или менее одинакового тока. С другой стороны, проще построить точный источник тока, если вы позволите себе более высокое падение напряжения на источнике тока, и вам все равно не нужно напряжение (четвертый столбец).

Ниже приведены результаты моих измерителей. Для двух из трех входное сопротивление вольтметра (10 МОм) было ниже диапазона омметра, поэтому я пропустил это значение. Столбцы следующие:

1. диапазон
2. напряжение открытого зажима
3. ток измерения
4. максимальное напряжение, необходимое для измерения (диапазон × ток), обратите внимание, что это напряжение достаточно постоянно!

DVM2000 (батарея 6В)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$$

*) На напряжение открытого зажима для диапазонов > 5 кОм, вероятно, будет влиять входное сопротивление вольтметра 10 МОм. Вероятно, все они должны читать 1,20 В.

SBC811 (батарея 3 В)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$$

*) На напряжение открытого зажима для диапазонов > 2 кОм, вероятно, будет влиять входное сопротивление вольтметра 10 МОм. Вероятно, все они должны читать 645 мВ.

DT-830B (аккумулятор 9В)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$$

*) На напряжение открытого зажима для диапазонов > 20 кОм, вероятно, будет влиять входное сопротивление вольтметра 10 МОм. Вероятно, все они должны показывать 300 мВ.

Хороший «линейный» способ измерения сопротивления состоит в том, чтобы подать известное количество тока через резистор и измерить напряжение. Поскольку напряжение будет пропорционально сопротивлению, измеритель, показания которого пропорциональны напряжению, будет показывать значение, пропорциональное сопротивлению.

Поскольку резисторы различаются на многие порядки, не существует единой силы тока, оптимально подходящей для измерения всех сопротивлений. Ток в один микроампер приведет к тому, что резистор 1 МОм упадет на вольт, но вызовет падение резистора в один ом только на микровольт. Счетчик с одним источником тока, который был ограничен 2 вольтами и чьи показания напряжения в самом точном диапазоне были точны только до микровольта, не смог бы измерить сопротивления больше 2 МОм и мог бы измерять только небольшие сопротивления с точностью до ближайшего ома. . Если бы вместо использования одного источника тока 1 мкА счетчик использовал источник тока 0,1 мкА и источник тока 100 мкА, то меньший источник тока мог бы измерять резисторы до 20 мОм.