分流电阻器是一种被插入电路以测量电流的精密元件。在传统的使用灵敏表头测量电流的电流表中，通过将分流电阻器与表头并联，能够把部分电流从表头中“分流”出去。如今，更为常见的做法是将电阻器插入电路来实现“分流”，此时电阻器会使电路中的电流电压产生小幅降低。之后，利用电压表或示波器测量该电压降，再依据欧姆定律（电流等于电压除以电阻），就可以计算得出流经电路的电流。

（图注：可将已知电阻值的分流电阻器与负载串联，用以测量负载中的电流。通过测量已知分流电阻器两端的电压降，即可利用公式I=V/R计算出电流）

分流电阻器存在多种类型，虽然分流电阻器、电流感应电阻器和电流观察电阻器工作原理相同，但它们在性能和预期用途上有所差异。电流观察电阻器（CVR）通常指的是低值分流电阻器，具有受控的频率响应和极为准确的电阻，适用于精密动态测量应用。它不仅可用于产品设计，在原型设计或提供临时测试点方面更为常用。并且，CVR通常配备包含寄生元件的软件模型，方便进行精确模拟。而电流感应电阻器也能当作分流电阻器使用，不过该术语一般指作为产品设计组成部分的电阻器，可与放大器结合，用于测量电阻器两端的电压降。这里的放大器既可以是独立的电流感应放大器，也可以是具备信号调节、隔离和模数转换功能的完全集成的功率监测集成电路。

分流电阻器具有一些独特的特性。为了最大限度地减少电压降，并降低因焦耳效应散热而产生的I²R功率损耗，分流电阻器通常设计为低电阻。同时，它必须具备足够的额定功率来承载被测电路中的电流。此外，由于电感会对电流变化产生影响，所以串联电感是设计时需要重点考虑的因素。对于用于交流测量的分流电阻器，通常采用扁宽外形。这是因为趋肤效应使得交流电主要在导体外表面流动，扁宽导体能够优化表面积，保持较小的交流阻抗。另外，由于分流电阻的阻值可能极小，与连接线和接触电阻的阻值相当，所以一些分流电阻器设计了四个端子以实现开尔文连接。这种设计能在电流和电压电极之间实现物理分离，消除连接线和接触电阻对测量的影响。实际上，分流电阻器的两个端子用于传输电流，另外两个端子用于连接电压表，由于电压表输入阻抗较高，可有效消除流过电压测量端子的电流，最大限度减少电压连接中电阻的影响。

对于设计工程师而言，为PCB设计选择合适的分流电阻器是一项重要工作。在设计过程中，尤其是大规模生产设计时，需要在电气性能、封装尺寸、功率等级以及单价等方面进行权衡。以下是选择分流电阻器时的一些关键考虑因素：

准确度和公差：测量精度决定了组件的选择范围。对于精确测量，应选用公差小（±0.1%或更小）的电阻器，因为在敏感应用中，较大的公差可能会引入误差。

寄生电感：在高频电流或电流变化快的测量中，电感是必须考虑的因素。低电感电阻器能最大限度减少测量误差，确保信号干净、准确，适用于此类应用场景。

温度系数：电阻器需具有较低的温度系数(TCR)，以保证在温度波动时电阻器的稳定性。温度系数通常与功率耗散因素相关。

电流范围/额定功率：要同时考虑电流范围和功率额定值。最大电流范围和电阻值决定最大功率耗散，同时还需考虑要测量的最小电流差，确保分流电阻器能产生可测量的电压降。功率等级通常会影响电阻器的尺寸和外形。

物理尺寸和外形：所选电阻器应满足系统可用空间要求，无论是表面贴装设计还是通孔设计都需考虑在内。

分流电阻器凭借其设计简单、成本低和性能高的优点，在众多领域得到了广泛应用，包括常规测试与测量、电源和工业设备（用于电流监测和故障检测）、电机驱动和控制系统（用于测量和调节电流以优化性能）、电动汽车（高精度监测充电和放电电流）以及移动设备（用于监测低电流设备的电流消耗）等。

在电路中，分流电阻器的放置位置也有讲究。在大多数应用中，应将其一个引脚放置在靠近地线一侧（即“低边电流感应”），这样可以降低施加到用于测量分流器的电压表的共模电压。同时，设计人员要注意测量的返回路径不能与交流信号路径共享或耦合，以免交流信号在测量中引入噪声。不过，在某些情况下，将分流电阻器接地可能无法实现或不可取。例如，汽车电源设计师会考虑将分流器直接连接到电源，这样能快速检测下游路径上的潜在故障，保护电路，但此时需特别关注测量系统的共模电压规格。

（图注：如果可能，分流电阻器（例如该电路中的下方电流观察电阻器(CVR)）应接地。这将最大限度地减少共模电压，同时允许连接接地参考探头。测量上方CVR时，需要进行具有高共模抑制的差分测量）

要使用分流电阻器准确测量电流，还需要合适的测量仪器，常见的有电流表、数字万用表(DMM)和示波器等。电流表和DMM是测量直流电和交流电的理想选择，它们内部通常嵌入一个或多个分流电阻器，通过使用不同的电阻器可实现多种电流范围。例如，KeithleyDMM7510精密台式万用表能够测量pA(1x10⁻¹²A)级别的直流电和nA(1x10⁻⁹A)级别交流电，大多数DDM可对50/60Hz的信号进行RMS测量，部分甚至能测量高达几千赫兹的信号，但测量导线通常在低于1MHz的频率下就达到测量上限。数字万用表不仅能测量电压、电阻和电流，还可在交流或直流电压模式下测量外部分流电阻器两端的电压降，连接在两侧电阻端子上即可测量电压降并显示相应的电流值，适用于低电流和高电流电路中的电流测量。而电流表专为测量电流设计，常用于需要连续监测电路电流的应用，通常内置于电源或其他设备中以提供实时反馈。

对于示波器而言，在直流和低频交流电流测量方面，其准确性通常不如DMM，但在测量兆赫兹级频率的瞬态和快速变化电流时非常有用。它能让工程师直观地看到被测设备中电流相对于其他活动和参数（如电压、开关事件、传感器信号和控制信号）的情况，在测试高速数字系统、牵引逆变器和电源等系统时具有重要作用。要使用示波器测量电流，需配备能将电流转换为电压的探头，电流转换可基于磁传感器或分流电阻器，两种方法都能为示波器提供可数字化并随时间变化显示的电压信号。

磁电流探头（如互感器、罗氏线圈和霍尔效应探头）可与示波器协同工作，无需断开电路即可测量电流。不过，互感器和罗氏线圈仅适用于测量交流电，因此示波器的交流/直流电流探头会将互感器作用与霍尔效应传感器结合。虽然此类探头使用方便，但也存在测量限制，如TCP0030A等高性能钳式电流探头，最大可测量120Mhz的电流，最小可测量mA级别的电流，且在高频测量时会给被测电路引入感性负载。

直接测量已知电阻器两端的电压降是测量电路电流的常用方法。被测设备内的已知低值串联电阻可作为电流测量分流器，也可通过插入适当额定值的电阻器与负载串联添加测试点。若示波器具有测量缩放功能，可将电压读数除以恒定电阻值换算出电流值。理想情况下，分流电阻器的一个引脚应接地，若不能接地则需使用差分电压探头，且最好将分流电阻器靠近接地位置以减少共模电压。同时，分流器的电阻必须远小于示波器或探头的电阻，对于高频测量，应使用专为高频应用设计的感应电阻器或CVR。然而，无源探头和差分电压探头在测量分流电阻器两端电压波形时存在一些缺点，如会衰减信号导致信噪比降低、高输入阻抗和分流电容影响噪声性能等。

（图注：DMM具有内置分流电阻器，用于准确测量电流。这款KeithleyDMM7510可以测量pA(1x10⁻¹²A)级别的直流电。请注意右下角的3A电流输入端口，该输入端口连接到其中一个内部分流电阻器。此DMM的背面还提供10A输入端口）

在必须严格控制噪声的情况下，可使用特殊电流分流探头，如泰克TICP系列IsoVu™隔离电流探头。该系列探头专门用于对分流电阻器两端进行低噪声、高带宽的电流测量，具有带宽分为250MHz、500Mhz和1GHz、与1X尖端一起使用时衰减较低且输入阻抗为50Ω以提高信噪比、具有超过1000V的共模电压适用于高压电源转换器、1MHz时共模抑制比为90dB远高于常规差分探头等特性。

与使用磁传感器和霍尔效应传感器相比，使用分流电阻器测量电流具有准确、成本低、多功能等优点，但也存在必须插入被测电路、会产生电压降和功率耗散等缺点。综上所述，在实际应用中，需要根据具体需求和场景，综合考虑各种因素，合理选择电流测量方法和元件。

（图注：示波器可以使用钳式电流探头来测量电流，也可以通过测量分流电阻器两端的电压降来测量电流。在此示例中，电阻器未接地，因此使用了分流电流探头）

（图注：TICP系列IsoVu隔离电流探头设计用于对浮地分流电阻器进行高带宽、低噪声电流测量）