Medidas de corriente con alto rango dinámico en dispositivos IoT

Medidas de corriente con un rango dinámico de nueve dígitos

En los modernos dispositivos móviles y dispositivos del IoT es esencial una larga vida útil de la batería. Para mantener el consumo energético lo más bajo posible, estos dispositivos suelen utilizar un modo especial de reposo («sleep mode») que consume la mínima potencia y solamente se interrumpe en fases muy breves de actividad en las que se requiere un nivel de potencia normal o alto. Para que un dispositivo tenga éxito es necesario optimizar su consumo energético en una fase temprana del desarrollo. Esto significa realizar medidas muy precisas, y para ello se requieren soluciones de sondeo avanzadas. La sonda debe ser capaz de medir simultáneamente corrientes muy pequeñas en el rango de μA o incluso nA, y del mismo modo corrientes de hasta varios amperios. Abarcar un rango dinámico tan alto, de 10⁶ o incluso hasta 10⁹, es un reto para cualquier instrumento y es prácticamente imposible con multímetros digitales, sondas de corriente o unidades de medida de fuentes

Sonda de potencia multicanal

Las sondas multicanal R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 son perfectas para medir la vida útil en baterías de dispositivos de bajo consumo. Permiten medir simultáneamente corrientes con alto rango dinámico y alta resolución en todas las fases de actividad de los dispositivos móviles. Para utilizar la sonda multicanal se requiere un osciloscopio R&S®RTE1000, R&S®RTO2000 o R&S®RTP. Con hasta cuatro canales de entrada de corriente y cuatro de tensión, cada uno de ellos con una resolución de convertidor A/D de 18 bits, las sondas de potencia multicanal R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 brindan el rango dinámico necesario para analizar el consumo de corriente. Tres shunts integrados y un modo de shunt externo en combinación con factores de ganancia conmutables ayudan a optimizar el rango de corriente de entrada.

El modo de shunt externo hace posibles las medidas simultáneas de diferentes niveles de corriente. Proporciona un rango dinámico sumamente alto así como una elevadísima resolución vertical. En el modo shunt se conectan dos canales de medida de corriente de la sonda de potencia multicanal R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 a la misma resistencia shunt.

Activando los dos canales con diferentes sensibilidades es posible detectar las características generales de corriente en todas las fases de actividad (en plano alejado) así como pequeños detalles de una fase individual con la máxima precisión (en plano cercano).

Plano cercano y plano alejado en una adquisición

Los resultados de la pantalla se han obtenido realizando una medida de corriente a alto nivel en un dispositivo Bluetooth® Low Energy con un shunt externo de 18 Ω. La traza de la parte superior muestra la corriente durante el evento completo (en plano alejado), la corriente máxima medida (Max) y la carga consumida (Area). Se ha registrado utilizando el ajuste de baja sensibilidad (450 mV) del modo shunt externo del R&S®RT-ZVC04. La traza de la parte inferior es una adquisición simultánea utilizando la misma resistencia shunt y el ajuste de alta sensibilidad (45 mV) de la R&S®RT-ZVC04. Esta visualización en plano cercano facilita al usuario la observación de los detalles más pequeños en la forma de onda de corriente. Si bien los picos de corriente exceden el rango de medida del dispositivo en este ajuste, se puede resolver la corriente de reposo de bajo nivel y determinarse que es de unos 1,2 μA en un instrumento controlado por puerta (mean).

Resumen

Las sondas multicanal R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 detectan corrientes mínimas con un alto rango dinámico. En el modo de shunt externo se puede llevar a cabo la misma medida con diferentes sensibilidades, lo que permite observar tanto la tendencia general de la corriente como su comportamiento en detalle. Las sondas se suministran con un juego de cables de conexión de puntas de alta calidad y conductores soldados para conectar las sondas en configuraciones típicas de medida de electrónica integrada. Las opciones disponibles incluyen cables conectores de 4 mm con distintas longitudes así como cables con conector BNC para conectar sondas de corriente y tensión estándar para osciloscopios y así ampliar el rango de medida de corriente y tensión.

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