Как правило, типичная величина входного тока записана в ТТХ вольтметра мелким шрифтом в примечании как третьестепенный параметр, а иногда и не указана вовсе. Казалось бы, это вовсе не то, о чём нужно думать при измерении с помощью вольтметра. Но всякий раз, когда наблюдаешь странные и подозрительные показания прибора при измерении больших сопротивлений или напряжений в высокоомных цепях, стоит задаться вопросом: "а может что-то не так с входным током?" Именно в такую ситуацию я попал с универсальным вольтметром АКИП В7-78/1. Имея привычку перед ответственными измерениями предварительно характеризовать прибор по входному току, я как обычно переключал входное сопротивление на 10 МОм и всякий раз с удовлетворением наблюдал падение напряжения на внутреннем сопротивлении прибора около 300 мкВ. Последняя величина говорила о том, что входной ток составляет ~30 пА и находится в полной гармонии с указанными в спецификации типовыми 30 пА. Однако, не смотря на это обстоятельство, я всё чаще стал замечать существенные отклонения показаний от расчётных, стоило превысить внутреннему сопротивлению контролируемой цепи планку в 10 кОм. Как потом оказалось, причиной столь странного поведения явилась утечка затвора одного из ключей на входе вольтметра. Это ключ был соединён последовательно с 10-МОмным делителем и формировал таким образом паразитный источник тока с силой -2,4 нА. Хотя история закончилась полным выздоровлением прибора, осадок всё же остался. Поэтому я решил на всякий случай перемерять входной ток смещения у всего, до чего смог дотянуться
Поскольку электрометры мне недоступны, оценивать входной ток я решил старым дедовским методом по падению напряжения на высокоомном резисторе. В качестве такового удобно использовать фиксированное входное сопротивление (10 МОм) контрольного мультиметра, который собственно и будет измерять падение напряжения. Все соединения приборов выполнялись экранированным кабелем. Частота измерений выбрана равная частоте сети, т.е. 50 изм./с. Это позволило, с одной стороны, устранить влияние наводок, а с другой - исследовать не только среднее значение тока, но и его динамику в полосе до 25 Гц.
На всех нижеприведенных графиках по оси ординат сила тока в пикоамперах, по оси абсцисс - число периодов сети (1 PLC = 0,02 с). Вначале проведено испытание самого контрольного мультиметра модели GDM-79061. Как видно, его собственный входной ток составил около 4 +/-0,5 пА. В дальнейшем величина 4 пА вычиталась из всех результатов измерений как систематическое смещение.
UT61E на пределе 400 мВ просто чудесен. Небольшие периодические выбросы обусловлены инъекцией заряда ключами, которые отключают вход на период Autozero.
HP 34401A. Становится интереснее. Статическая часть входного тока невелика, всего 3 пА. Она формируется утечками ключей селектора входов, ОУ вспомогательного буфера x1 и дифференциальной пары полевых транзисторов первого каскада масштабного усилителя перед АЦП. Однако есть и динамическая часть, обусловленная коммутационными процессами при системной автоматической коррекции нуля. Снизить влияние этих процессов призван дополнительный ключ PRE и буфер x1, которые обеспечивают быструю и невидимую для входа мультиметра перезарядку паразитных ёмкостей после того, как измерение нуля уже выполнено и требуется подключить к входу масштабного усилителя полезный сигнал. Впрочем, буферный ОУ х1 сам не идеален и имеет конечное напряжение смещения нуля, которое формирует разность потенциалов на ключе MC после предварительной зарядки и снижает эффективность подавления бросков тока при включенном режиме Auto Zero. Чтобы этого не происходило, напряжение смещения компенсируется сигналом с ШИМ ЦАП, величина которого определяется в итерационной процедуре в процессе калибровки прибора (ещё бы знать, где конкретно).
АКИП В7-78/1 (после ремонта). Ничего необычного. Прецизионный zero-drift ОУ во входном буфере имеет частоту сэмплирования смещения нуля 2,5 кГц, что вполне очевидно никак не может отразиться на графике.
GW Instek GDM-79061, теперь в режиме с включенным AutoZero (авто-калибровка нуля и масштаба). Хотя средний ток почти не изменился, появились отрицательные выбросы с частотой около 12 Гц. Причина этого не вполне очевидна, т.к. вся коммутация опорных сигналов для автоматической калибровки нуля и масштаба происходит после входного буфера. Однако можно заметить интересную особенность: элементы одного и того же интегрального ключа U602 задействованы как на входе буфера (селектор источника сигнала), так и на выходе. Причём, ключ на выходе буфера периодически размыкается на время выполнения авто-калибровки. Авто-калибровки нуля и масштаба чередуются через одно измерение. При частоте сэмплирования мультиметра в этом режиме около 23 Гц, каждое второе измерение полезного сигнала сопровождается следующим за ним измерением ИОН +7 В. Вполне вероятно, что небольшие утечки в ключах U602 могут вызывать заряд C635 и изменение напряжения на входе буфера, в то время, как АЦП измеряет ИОН +7 В.
Datron 1271. Ничтожный входной ток. Мультиметр не имеет режима Auto Zero, но зато его входной усилитель стабилизирован по постоянному току с помощью канала МДМ. Последний тактируется от RC генератора с частотой примерно 18-19 Гц. На графике наглядно видно инъекцию заряда ключами модулятора именно с такой частотой.
Solartron 7081. схожая ситуация. Входной усилитель так же стабилизирован по постоянному току МДМ, однако последний синхронизирован с сетью, т.е. частота модуляции 50 Гц. В силу этого довольно странно выглядит на графике пила с частотой 10 Гц. Объяснить затрудняюсь.
Advantest R6581T. Имея структуру аналогового тракта, схожую с HP 34401A, удивляет тем, что в нём не предусмотрены никакие меры по уменьшению коммутационных помех при активированном режиме Auto Zero. Результат, как говорится, на лице графике: импульсы под 600 пА при среднем токе -6 пА. И это с учётом того, что контрольный мультиметр с ограниченной полосой частот.
.
. 
