在开关电源、电机驱动和射频系统中，频率超过 1MHz 的电流测量精度对系统性能起着决定性作用。传统的电流测量方案通常依赖电流互感器（CT）或霍尔传感器，但这些方案常常受到相位漂移、磁饱和以及带宽瓶颈等问题的限制。基于欧姆定律的分流电阻（CVR）凭借其直接、低成本、宽频响等显著优势，成为了高频电流测量的理想选择。然而，等效串联电感（ESL），也就是寄生电感，却如同一个隐藏的 “杀手”，严重影响了高频测量的准确性。
所有物理电阻都存在 ESL，它本质上是电流路径的磁场储能效应。其产生主要受以下几个关键因素影响：
- 封装结构：电阻封装的长宽比越大，电感越高。例如，1206 封装的电阻电感高于 0612 封装。
- 内部走线：不同类型电阻的 ESL 存在差异，金属箔电阻的 ESL 小于厚膜电阻，而厚膜电阻又小于线绕电阻。
- PCB 布局：当 PCB 上的电流回路面积增大时，会叠加额外的电感。
在高频情况下，ESL 会带来灾难性的影响。当频率超过临界点时，ESL 会主导阻抗特性，具体表现为：
- 频域失真：S21 参数在转折频率后会急剧上升。以一个 50mΩ 的电阻为例，实测结果显示在 15.1MHz 处 S21 参数提升了 3dB。
- 时域振铃：阶跃响应会出现极端过冲现象。这会导致峰值电流读数虚高，开关损耗计算误差超过 15%，同时也会使 EMI 噪声预测失效。
图 1 展示了一个简单的分流电阻电路，该电路配置用于在矢量网络分析仪（VNA）上进行 S21 测量。
图 2 是图 1 中的电路，带有一个 50mΩ 的薄膜分流电阻器，采用 0612 封装，安装在夹具上。端口 2 连接在连接到 PCB 中心分流电阻器的方形引脚上。
图 3 是图 1 中分流电阻器的 VNA 测量（S21）结果。光标指示的转折频率为 15.1MHz。
图 4 显示了快速阶跃发生器边沿的测量情况。黄色迹线是使用连接到发生器输出的 1GHz 无源探头测量的。蓝色迹线来自测量 50mΩ 分流电阻两端电压的电流分流探头，该分流器连接到同一个发生器输出。
为了应对 ESL 带来的问题，可以采用以下三重补偿技术：
- 硬件选型优化：在选择电阻时，应优先考虑宽短型封装，如 0612/1225，避免使用 0805/1206 封装。材料方面，金属箔电阻（如 Susumu RG）是较好的选择，应避免使用厚膜或线绕电阻。在 PCB 布局上，采用开尔文连接方式，避免长引线直连。
- 并联降感技术：将多个相同的 CVR 并联，不仅可以降低总电阻，还能使总电感减小，从而实现 N 倍的带宽提升。
- RC 补偿滤波器（技术）：在 CVR 两端并联 RC 网络，通过引入极点来抵消 ESL 零点。设计时需要根据具体的目标 CVR 参数进行计算。以泰克的实测为例，对于一个 50mΩ、ESL 约为 4nH 的目标 CVR，通过合理计算添加 RC 滤波器后，带宽从 15MHz 提升到了 130MHz，过冲衰减超过 80%。
图 5 中，上部模型通过迭代估计 ESL 值，直到在 AC 仿真中复现 15.1MHz 转折频率。下部模型中，一个 R = 50Ω 的 RC 滤波器被插入电路中，以抵消分流器中的寄生电感。
图 6 中，上部蓝色迹线显示了未补偿分流器对 AC 分析的响应，转折频率为 15.3MHz。下部迹线显示了添加 RC 滤波器后同一电路的平坦得多的响应。
图 7 中，上部（红色）迹线代表未补偿分流电阻器的频率响应。下部（黑色）迹线代表带 RC 补偿的组合网络的频率响应。
图 8 展示了快速阶跃发生器边沿的测量，类似于图 5，但在分流器两端应用了低通 RC 滤波器。黄色迹线是使用连接到发生器输出的 1GHz 无源探头测量的。蓝色迹线来自测量安装了低通滤波器（R = 50Ω，C = 547pF）的 50mΩ 分流器两端电压的电流分流探头。
为了确保测量的准确性，需要选择合适的测量工具。矢量网络分析仪（VNA）可用于扫频测量 S21 参数，从而定位 -3dB 点。隔离电流探头方面，推荐泰克 TICP 系列，它具有 140dB 的共模抑制比（CMRR），能够有效消除共模干扰；1000V 的隔离电压，支持高压总线测量；1GHz 的带宽，保障了时域保真度。
在测试过程中，还需要注意一些陷阱。避免使用普通电压探头直接测量 CVR，因为引线电感会引入额外的误差。RC 滤波器需要贴近 CVR 焊接，距离应小于 5mm，否则走线电感会破坏补偿效果。当频率超过 200MHz 时，还需要考虑电容的寄生电感。
工程师在进行高频电流测量时，可以按照以下步骤操作：
- 计算允许阻值：根据具体的应用需求，计算出满足要求的电阻值。例如，若 ADC 检测电压为 100mV，电流为 10A，则电阻应不小于 10mΩ。
- 选择低 ESL 封装：优先选用 0612 封装的电阻，如 Susumu PRL 系列，其 ESL 小于 1nH，也可考虑四端子贴片电阻。
- RC 补偿参数速算：根据目标 CVR 的参数，快速计算出合适的 RC 补偿参数。
