Belastung verändert die Messung

Jeder angeschlossene Eingang ist eine Last

Ein Spannungsmessgerät oder Verstärkereingang hat endliche Impedanz. Sein Anschluss erzeugt einen Zweig und ein Zweig verändert KCL. Modellieren Sie die Quelle durch Thevenin-Spannung und Reihenwiderstand, den Eingang für diese Gleichstromrechnung durch Widerstand nach Masse. Bei höherer Frequenz zählt auch Eingangskapazität; ein angegebener Gleichstromwiderstand allein sagt keine schnelle Wellenform voraus.

Ein Sensor liefere im Leerlauf 1 V und habe 100 kΩ Quellenwiderstand. Ein 1-MΩ-Messgerät liest $1\times1000/(100+1000)=0.909091$ V. Der Fehler von etwa 9.09% entsteht durch den Messanschluss, selbst bei perfekt kalibriertem Messgerät. Ein 10-MΩ-Eingang liest 0.990099 V, etwa 0.99% zu wenig.

Das Fehlerbudget spezifizieren

Bei resistiver Last ist der relative Abfall gegenüber Leerlauf $R_S/(R_S+R_L)$. Um unter 1% zu bleiben, fordern Sie $R_L>99R_S$. Gleichheit ergibt exakt 1%. Die verbreitete Regel „zehnmal größer“ ergibt ungefähr 9.09% Abfall und genügt daher nicht für eine 1%-Anforderung.

Ein Verstärker kann eine Quelle entkoppeln, wenn sein Eingangswiderstand ausreichend hoch ist und sein Ausgang die nächste Stufe treiben kann. Sein Eingangsbiasstrom erzeugt einen weiteren Spannungsfehler über dem Quellenwiderstand. Beispielsweise ergeben 10 nA durch 100 kΩ 1 mV. Biasstrom, Eingangswiderstand und Eingangskapazität sind getrennte Effekte; eine günstige Spezifikation beseitigt die anderen nicht.

Einen diagnostischen Vergleich durchführen

Sagen Sie eine Messung mit verbundenem und getrenntem Eingang voraus. Erscheint ein hochohmiger Sensor mit einem Instrument korrekt, mit einem anderen aber zu niedrig, vergleichen Sie vor einem Sensoraustausch die Instrumentenimpedanz. Dokumentieren Sie den tatsächlichen Tastkopf- oder Messgerätemodus, da wählbare Modi unterschiedliche Impedanzen verwenden können. Halten Sie Messleitungen für spätere Wechselstromarbeit kurz und erfassen Sie die Masseverbindung. Die gemessene Schaltung enthält Ihr Instrument, nicht nur die auf der ursprünglichen Seite gezeichneten Bauteile.

Bei einer niederohmigen 100-Ω-Quelle an 1 MΩ beträgt der Abfall nur etwa 0.01%; dies zeigt, wann Belastung vernünftig vernachlässigt werden kann, statt alle Messungen als gleich stark eingreifend zu behandeln.