直流電路分析:歐姆與克希荷夫定律

負載效應

負載效應是一個無法迴避的事實:你一把東西接上電路的那一刻,不論是接電表去量它、還是接下一級去用它的訊號,你就改變了你原本想要的東西。想像把量杯舀進一條淺溪:舀水這個動作本身就降低了你想讀的水位。接上電路會抽走一些電流,而從有真實電阻的電源抽電流,會把它的電壓拉下來。

舉個具體的刺痛例子。9 V 上的「10 kohm 配 10 kohm」分壓器,沒接東西時分壓點應給 4.5 V。但把一個 10 kohm 負載接到該分壓點,你就等於放進第三個 10 kohm:下半段變成 10 kohm 並聯 10 kohm,也就是 5 kohm,於是輸出塌縮成 9 times 5/(10 + 5) = 3 V,而不是 4.5 V。一台輸入電阻只有 10 kohm 的廉價電壓表,會用同樣方式對高電阻節點造成負載,回報遠低於真值的電壓。

負載效應無處不在,這正是高輸入電阻、緩衝器與電壓隨耦器存在的原因。解法是讓你接上去的東西,相較它所接的電路抽取可忽略的電流:用輸入電阻達數 megohm 的電表,或在脆弱節點與其負載之間插入一個「呈現巨大輸入電阻、極小輸出電阻」的緩衝器。忘了負載效應,是量測或設計悄悄讀錯最常見的原因之一。

用一台輸入電阻 1 Mohm 的電表去探一個 1 Mohm 的節點,讀數會減半成真值的 50%。同一個節點用 10 Mohm 的電表量則幾乎不動,誤差不到 10%。

接上任何東西都會抽電流並使節點下垂;解法是高輸入電阻。

量測從來不是免費的:電表或下一級總會對電路造成負載。解法是高輸入電阻,或在脆弱節點與其負載之間放一個緩衝器。

又称
loadingcircuit loadingload loading負載