吉時利七位半數(shù)字萬用表在物聯(lián)網(wǎng)功耗分析方案
物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景：
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的爆發(fā)，在不久的將來，一切都將通過網(wǎng)絡實現(xiàn)無線連接和數(shù)據(jù)共享，取代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)形成了萬物互聯(lián)的新網(wǎng)絡。許多學校開始建立與物聯(lián)網(wǎng)相關的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或相關課程各地區(qū)也開展了大學生電子競賽。
在物聯(lián)網(wǎng)設備的研發(fā)和設計測試階段，除了對設備無線通信性能的要求外，物聯(lián)網(wǎng)設備的電池壽命它也成為決定產(chǎn)品質量的重要指標。從芯片制造商到產(chǎn)品研發(fā)人員，整個行業(yè)都在花費更多的精力來優(yōu)化為了尋求物聯(lián)網(wǎng)設備更好的使用體驗，產(chǎn)品的。低功耗是物聯(lián)網(wǎng)設備的固有特性，也是物聯(lián)網(wǎng)設備研究中的關鍵問題。
評價是物聯(lián)網(wǎng)研究的重點。通過對物聯(lián)網(wǎng)設備的直流功耗分析，我們可以了解到設備的各個組成部分是不同的工作狀態(tài)下的功耗特性為下一步優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)設備的功耗提供了數(shù)據(jù)基礎。
功耗測量在物聯(lián)網(wǎng)設備設計驗證過程中面臨的挑戰(zhàn)：
物聯(lián)網(wǎng)設備的直流耗電特性與其工作狀態(tài)密切相關。首先，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點需要長時間工作，以避免頻繁更換電池導致系統(tǒng)不穩(wěn)定和額外的勞動力成本。分解到每個物聯(lián)網(wǎng)設備的功能模塊上，可以看到每個單元消耗的電流值都很小。
在深度睡眠模式下，整個傳感器消耗的電流將小于1uA。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點消耗的是為了達到這樣的功耗目的
電流波形通常如下圖所示：
物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點消耗的電流波形通常以脈沖的形式出現(xiàn)。在工作狀態(tài)下，射頻單元中的功率放大器模塊是功耗為了以一定的功率發(fā)射射頻信號，大戶需要瞬間將工作電流拉升到幾十毫安。在其他狀態(tài)下，整個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點將迅速轉換為待機模式，關閉所有不必要的功能模塊，以減少功耗和節(jié)能。此時，功耗電流將降低到數(shù)百納安量級。因此，要準確預測和判斷物聯(lián)網(wǎng)設備的功耗特性，通常面臨以下挑戰(zhàn)：
一.精確測量小電流：
與傳統(tǒng)的直流功耗測試不同，物聯(lián)網(wǎng)設備體積小，電池容量小，工作時間長。因此，待機功耗在分析過程中，通常需要測量較小的電流，其范圍通常低于微安級，因此對電流測試設備的精度要求較高。
MM75107半數(shù)字萬用表pA電流分辨率和100pA電流測試精度
二、準確捕捉復雜電流波形:
由于功耗限制嚴格，物聯(lián)網(wǎng)設備在工作時需要非?？斓哪Ｊ角袚Q能力，可以在短時間內(nèi)快速進入省電模式，關閉不必要的功能模塊，達到省電目的。因此，為了準確測量耗電特性，需要高速捕捉電流波形。電流采樣率越高，電流波形細節(jié)越完整，功耗特性越高分析越準確。
放大特定的電流脈沖可以看到更多的電流變化細節(jié)，并在電流測試中提供更多的細節(jié)，使電流測試結果更加真實可信。通常1000次/秒~1000次/秒的采樣速率有助于準確捕捉電流功耗波形的變化。
三.供電可靠準確：
由于絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設備使用電池供電，在測量產(chǎn)品功耗時，電池的不同狀態(tài)可能會耗電影響測試結果。
常規(guī)鋰離子電池的工作電壓為3.7V~4.2V兩者之間的變化。當電池電壓較低時，為了實現(xiàn)正常工作所需物聯(lián)網(wǎng)設備消耗的電流會更大。
例如為達到80uW輸出功率，3.7V電池需要輸出21.6uA電流，而4.2V電池只需輸出19.04uA兩者之間的電流相差約為10%，遠遠大于普通客戶可接受的電流測量精度要求。
因此，為了確保在同一條件下測試功耗特性，通常使用高精度電源代替電池供電，以確保工作電壓條件可控穩(wěn)定。泰克吉時利2280S高精度電源可源3mV輸出精度，保證供電環(huán)境一致性。
上圖中使用2280S為待測件供電，同時使用DMM電流數(shù)據(jù)捕捉7510高精度萬用表。
另外2280S還具有較高的瞬態(tài)響應能力，當負載電流發(fā)生較大變化時，電源輸出電壓可達50uS時間內(nèi)恢復正常，避免因供電失調(diào)導致設備異常停機。
四.測試方法方便
對于設計研發(fā)人員來說，方便快捷地獲取所需的測試數(shù)據(jù)是非常重要的。儀表控制采用計算機軟件，節(jié)省閱讀復雜產(chǎn)品手冊和操作手冊的時間，非常有利于提高工作效率。
長期數(shù)據(jù)測量（DataLogging）功能對物聯(lián)網(wǎng)功耗分析非常重要，能夠滿足長期電流監(jiān)測對于需求，產(chǎn)品消耗的電流數(shù)據(jù)可以以高采樣率連續(xù)記錄，記錄時間取決于計算機硬盤容量和小時或天為單位連續(xù)保存電流數(shù)據(jù)并保存成CSV為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供文件。
此外，還需要在軟件中提供標志（Marker）功能，可測量不同標志之間的電量值，電流最大，最小，統(tǒng)計信息，如平均值該軟件可以在毫安時統(tǒng)計一段時間內(nèi)的電量數(shù)據(jù)，并自動計算最大、最小、平均等信息。
此外，軟件還可以CCDF在一段時間內(nèi)段時間內(nèi)電流的分布特性，方便用戶根據(jù)CCDF圖形判斷在軟硬件變更后的功耗特性得到了改善。用戶可以在同一圖形上顯示多組測試結果的不同顏色曲線出來的時候，右上角的曲線表示耗電性能更差(大電流占的時間比更大)，左下角的曲線更多，表示耗電性能更好(小電流占時間比更大)
五.質優(yōu)價廉的測試方案
未來物聯(lián)網(wǎng)功能模塊的價格將繼續(xù)下跌，相關配套測試設備的價格約會將越來越低。
泰克公司推出了高精度、高性能、低價格的測試目標IoT相關測試方案性價比很高，非常適合學校和中小研發(fā)企業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)設備功耗測試系統(tǒng)配置：
數(shù)字萬用表：DMM7510
電源：2280S-高精度電源32-6
軟件：KSC-4000A
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