Mesures de courant à gamme dynamique élevée sur des dispositifs IoT

Mesure de courant avec une gamme dynamique à neuf chiffres

Une longue autonomie de batterie est cruciale pour les appareils modernes IoT et mobiles. Afin de conserver sa consommation énergétique aussi faible que possible, ces appareils fonctionnent généralement avec des modes de veille spéciaux qui consomment très peu de puissance et qui sont interrompus seulement par des phases d'activité très courtes de consommation normale ou haute puissance. Pour qu'un appareil soit validé, sa consommation énergétique doit être optimisée précocement au cours de la phase de développement. Celle-ci doit être mesurée précisément, ce qui nécessite des solutions avec des sondes sophistiquées. La sonde doit être capable de mesurer simultanément de très petits courants de l'ordre du μA ou même du nA, ainsi que des courants pouvant atteindre la gamme des ampères. La gestion d'une gamme dynamique élevée de 10⁶ ou même de 10⁹ est un réel défi pour n'importe quel appareil de mesure et peut même s'avérer impossible pour les multimètres numériques, les sondes de courant ou les sourcemètres

Sonde de puissance multivoies

Les sondes multivoies R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 sont parfaitement adaptées pour les mesures d'autonomie des batteries sur des appareils à faible consommation d'énergie. Elles mesurent simultanément le courant avec une gamme dynamique et une résolution élevées dans toutes les phases d'activité de l'appareil mobile. Pour utiliser une sonde multivoies, un oscilloscope R&S®RTE1000, R&S®RTO2000 ou R&S®RTP est nécessaire. Doté jusqu'à quatre voies d'entrée en courant et en tension, chacune avec une résolution CAN sur 18 bits, les sondes multivoies R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 fournissent la gamme dynamique nécessaire à l'analyse de la consommation de courant. Trois shunts intégrés et un mode shunt externe en association avec des facteurs de gain commutables aident à optimiser la gamme du courant d'entrée.

Le mode shunt externe est intéressant pour la mesure simultanée de différents niveaux de courant. Il prend en charge une gamme dynamique très élevée, ainsi qu'une résolution verticale plus importante. Dans le mode shunt, deux voies de mesure de courant de la sonde de puissance multivoies R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 sont connectées au même shunt de résistance.

En utilisant les deux voies à des sensibilités différentes, il est possible de détecter les caractéristiques du courant global lors de chaque phase d'activité (dé-zoomer), ainsi que des petits détails relatifs à une phase en particulier avec une précision élevée (zoom).

Visualisation zoomée et dé-zoomée au cours d'une acquisition

Les résultats de la capture d'écran sont obtenus en réalisant une mesure à courant élevé sur un appareil Bluetooth® Low Energy avec un shunt externe de 18 Ω. La trace supérieure illustre le courant pendant un événement complet (zoomed out), le courant maximal mesuré (Max) et la charge consommée (Area). Elle a été enregistrée en utilisant le réglage faible sensibilité (450 mV) du mode shunt externe de la R&S®RT-ZVC04. La trace inférieure a été acquise simultanément en utilisant le même shunt de résistance et le réglage haute sensibilité (45 mV) de la R&S®RT-ZVC04. Celle-ci a été zoomée afin d'aider les utilisateurs à visualise les plus petits détails sur la trace de courant. Bien que les pics de courant élargissent la gamme de mesure de l'appareil dans cette configuration, le plus petit courant de veille peut être observé et déterminé à environ 1,2 μA dans une mesure synchronisée (Mean).

Conclusion

Les sondes multivoies R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 détectent les courants les plus faibles avec une gamme dynamique élevée. Dans le mode shunt externe, la même mesure peut être réalisée avec différentes sensibilités, permettant d'observer à la fois la tendance globale du courant et son comportement détaillé. Les sondes sont livrées avec un ensemble de câbles à broches de haute qualité et des cordons destinés à connecter des sondes dans des scénarios de mesures électroniques embarquées typiques. Les options disponibles incluent des câble de connexion 4 mm de différentes longueurs, ainsi que des câbles de connexion de type BNC pour la liaison des sondes standards de tension et courant de l'oscilloscope, afin d'étendre la gamme de tension et de courant mesurées.

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