Misure di corrente ad alta dinamica su dispositivi IoT

Misure di corrente con gamma dinamica a nove cifre

Garantire una lunga durata delle batterie è fondamentale per i moderni dispositivi IoT e mobili. Per mantenere il consumo di energia quanto più basso possibile, questi dispositivi di solito possono funzionare sfruttando speciali modalità di sospensione delle attività che consumano pochissima energia, intervallate da brevissime fasi di attività che richiedono un consumo di energia normale o elevato. Affinché un dispositivo possa essere utilizzato con successo, il suo consumo energetico deve essere ottimizzato sin dalla fase iniziale del ciclo di sviluppo. L'assorbimento energetico deve essere misurato con grande accuratezza, il che richiede l'utilizzo di sonde adeguate. La sonda deve essere in grado di misurare simultaneamente correnti molto piccole, dell'ordine dei μA o persino nA, ma anche correnti fino a diversi ampere. La gestione di una gamma dinamica tanto elevata di 10⁶ o anche 10⁹ è una sfida difficile per qualunque strumento di misura, che potrebbe anche essere impossibile da superare per i multimetri digitali e le sonde di corrente

Sonda di potenza multicanale

Le sonde multicanale R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 sono ideali per effettuare misure di durata delle batterie su dispositivi a basso consumo energetico. Misurano simultaneamente la corrente con un’elevata gamma dinamica e ad alta risoluzione in tutte le fasi di attività dei dispositivi mobili. Per utilizzare la sonda multicanale è necessario un oscilloscopio R&S®RTE1000, R&S®RTO2000 o R&S®RTP. Con un massimo di quattro canali di ingresso per la corrente e quattro canali di ingresso per tensione, ciascuno con una risoluzione del convertitore analogico/digitale di 18 bit, le sonde di potenza multicanale R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 offrono la gamma dinamica necessaria per analizzare dettagliatamente il consumo di corrente di un dispositivo mobile. I tre resistori shunt incorporati e una modalità di misura con shunt esterno, in combinazione con fattori di guadagno commutabili, contribuiscono a ottimizzare la gamma misurabile delle correnti d’ingresso.

La modalità di misura con shunt esterno è utile per misurare simultaneamente diversi livelli di corrente. Supporta una gamma dinamica molto elevata nonché la massima risoluzione verticale. In modalità shunt, due canali di misura della corrente della sonda di potenza multicanale R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 sono collegati alla stessa resistenza di shunt.

Impostando i due canali a sensibilità diverse, è possibile rilevare le caratteristiche generali della corrente assorbita in tutte le fasi di attività (ridotte) del dispositivo, nonché anche i più piccoli dettagli di una singola fase operativa con la massima accuratezza (ingranditi).

Visualizzazione ingrandita e ridotta di una sola acquisizione

I risultati nella schermata sono stati ottenuti eseguendo una misura di corrente su un dispositivo Bluetooth® a bassa energia con uno shunt esterno da 18 Ω. La forma d’onda superiore mostra la corrente durante l’intero evento (visualizzazione ridotta), la corrente massima misurata (Max) e la carica consumata (Area). La misura è stata registrata utilizzando l’impostazione a bassa sensibilità (450 mV) della modalità con shunt esterno della sonda R&S®RT-ZVC04. La forma d’onda inferiore è stata acquisita simultaneamente utilizzando la stessa resistenza di shunt e l’impostazione di sensibilità elevata (45 mV) della sonda R&S®RT-ZVC04. Questa visualizzazione ingrandita aiuta a osservare anche i più piccoli dettagli della forma d’onda della corrente. Sebbene i picchi di corrente si raggiungano la portata di misura dello strumento con questa impostazione, la piccola corrente assorbita in modalità di sospensione può essere osservata e determinata a un valore circa 1,2 μA in una misura con gate (Media).

Riassunto

Le sonde multicanale R&S®RT-ZVC02/-ZVC04 rilevano anche le più piccole correnti grazie a una gamma dinamica molto elevata. Nella modalità di misura con shunt esterno, la stessa misura può essere eseguita con sensibilità diverse, rendendo possibile osservare sia la tendenza generale della corrente assorbita, sia il comportamento dettagliato di ogni singolo evento. Le sonde sono dotate di terminali con connettori di alta qualità e di terminali a saldare per facilitare la connessione delle sonde nei tipici scenari di misura richiesti dalle applicazioni elettroniche embedded. Le opzioni disponibili comprendono terminali da 4 mm di diversa lunghezza e cavi con connettori di tipo BNC per il collegamento di sonde standard di tensione e corrente all’oscilloscopio per estendere la gamma di misura di tensione e corrente.

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