微小電流の計測器について

質問

微小電流を測定したいのですが、一番高感度（最も微小の電流を測定できる）お勧めのものがありましたら教えてください
または、マイクロアンペア（最大１００マイクロアンペアまでの目盛り）が測定できるメーターを持っておりますが、少し加工してもっと微小なところまで測定できる方法がありましたら教えてください

回答No.2

inara1 · ベストアンサー

フルスケール3μAの微少電流測定器の実体配線図を添付します（実際に作って動作確認しました）。
この回路は、A-B間を流れる電流を電圧に変換します。変換された電圧はC-B間に出てきます。C-B間にテスターのリード線をつないで電圧を測定することでA-B間を流れる電流が分かります。その電流と電圧の関係は
　　　Cに対するBの電圧（V) = A→Bに流れる電流(A)×R5（Ω）
になります。電流の向きが逆のB→Aならマイナスの電圧が出てきます。添付回路では R5 = 1MΩ なので、1μAの電流に対して1Vの電圧が出きます。したがって、B-C間の電圧を1mVの分解能で測定すれば、1nAの分解能での電流測定になります（デジタルマルチメータの表示が1.000Vなら1mV分解能です）。

この回路は、電源電圧が4.5V～15Vの範囲で動作します（電源電圧を変えても上の式は同じです）。この電源には、充電できる電池か乾電池を使ってください（回路全体の消費電流は1mA未満なので、つなぎっ放しでも、単三電池で数百時間はもちます）。電流測定は、電圧の分からない他の回路の途中で行うことが多いので、電気的に絶縁するために、電池駆動としたほうがいいです（同じ理由で、電圧測定のテスターも電池駆動のものを使ってください）。

B点の電圧は、電池の－極を基準（0V）にすると、電源電圧の半分の電圧になっています。C点の電圧は測定電流値によって変わりますが、電池の－極を基準（0V）した電圧で言うと、電源電圧の範囲しか出ません（当然です）。したがって、測定できる電流の範囲は
　　　測定できる最大電流（A） = 電源電圧(V)/R5(Ω）/2
になります（それを超える電流を流すとオペアンプが壊れますので注意してください）。電源電圧が6Vで、R5 = 1MΩなら、±3μAが測定可能な電流の範囲になります。

回路図中の半固定抵抗は、測定精度を高めるためのものです。A-B間に何もつながない状態で（電流=0）、B-C間の電圧が±1mV未満になるように半固定抵抗を調節してください（調整はこれだけ）。抵抗R5の精度は測定精度に直接効いてくるので、高精度の測定（0.1%精度）が必要なら、抵抗値をテスターで測定して999kΩ～1.001MΩの範囲にある抵抗を使ってください（100本入りの抵抗から選別するか、以下に記載した高精度抵抗を使ってください）。R5を10MΩにすると、フルスケール 0.3μA(300nA) の測定も可能ですが、ノイズに弱くなるので、回路全体を金属ケースに入れるなど、十分なシールドを行ってください。R5以外の抵抗は普通の5%精度のもので構いません。100Ωの抵抗は保護抵抗です。

オペアンプ（LMC662N）
　　　価格（150円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00067/
　　　データシート　http://akizukidenshi.com/download/lmc662.pdf
ICソケット（8pin用）
　　　価格（1個25円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00035/
コンデンサ（積層セラミック0.1μF）
　　　価格（10本入り100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02281/
抵抗
　　　5%精度　価格（100本入り100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/e/erd25s
　　　0.1%精度　価格（1本110円）　http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=%E6%8A%B5%E6%8A%97%E5%9B%BA%E5%AE%9A&cond8=and&dai=%E9%87%91%E8%A2%AB&chu=&syo=B&cond9=&k3=0&list=1&pflg=n&multi=&code=&st=30
半固定抵抗（1kΩ多回転型）
　　　価格（1個80円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00973/

お礼

大変ご丁寧にありがとうございました
参考にしてがんばってみます
本当にお手数をおかけしました
本当にありがとうございました

回答No.1

inara1

直流電流の測定でしょうか？
お持ちのテスターの「最大１００マイクロアンペアまでの目盛り」というのは、フルスケールが100μAという意味でしょうか。
添付ファイルにあるデジタルテスターの中に、最小レンジのフルスケールが200.0μA、最小表示（表示分解能）が0.1μAのものがあります。添付ファイルのテスターの中には交流電流（50-60Hz)の測定もできるもの（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00273/）もありますが、フルスケール30mA・表示分解能10μAです。

オペアンプ回路を使って、測定分解能を0.1μAよりも小さくすることも可能ですが、必要電流な精度はどれくらいでしょうか（nA以下はかなり困難）。

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/c/ctester/

お礼

今持っているものは、フルスケールで１０マイクロアンペアです
これにオペアンプを使って、さらに小さい電流（または電圧）が測定できるでしょうか？
もしできるとしたら、オペアンプをどのように組み込めばよいでしょうか？
お手数をおかけしますが、よろしくお願いします
また、ＵＲＬ参考にさせていただきます
電流としましたが、電圧でもいいです
必要な精度は、できるだけ小さい方がいいです