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物聯(lián)網(wǎng)晶振設(shè)備功耗測(cè)量解決方案

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-06-26 10:08:56【大中小】

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在全球家庭,工廠和辦公室中安裝數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備表明這種極其實(shí)用的技術(shù)日益普及.它提供了無線收發(fā)器將許多不同傳感器連接到互聯(lián)網(wǎng)以遠(yuǎn)程控制其他電子設(shè)備的方法.如晶振等一系列的電子元器件從中有著舉足輕重的地位.例如,它允許您連接到加熱器或空調(diào)以調(diào)節(jié)家庭活動(dòng)室的溫度,使用手機(jī)作為控制器從一定距離.

這些物聯(lián)網(wǎng)傳感器通常是“設(shè)置并忘記”設(shè)備,旨在長時(shí)間在低電壓和低電流的小電池上運(yùn)行.當(dāng)然,在一塊電池或一組微型電池上持續(xù)很長時(shí)間是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功耗低的標(biāo)志.

當(dāng)然,這應(yīng)該是用于遙感和控制的每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一部分.它可以通過精心規(guī)劃在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段建立,并借助可以揭示設(shè)計(jì)功耗特性的測(cè)量策略.這需要一組測(cè)量,準(zhǔn)確地表征物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在不同工作模式下的功耗,以及可以在極低電壓和電流水平下復(fù)制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)際工作條件的測(cè)試石英晶體振蕩器設(shè)備類型.

1.“智能”房屋使用多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制電源.

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持許多不同類型的“智能”環(huán)境,例如智能辦公室和智能家居,通過遠(yuǎn)程無線訪問互聯(lián)網(wǎng)可以控制光,熱和電力(圖1).典型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包含一個(gè)或多個(gè)傳感器,微處理器和無線電芯片,可以在某些標(biāo)準(zhǔn)工作電壓下發(fā)送和接收信號(hào),例如+3.0至+3.5Vdc.然而,它也可以在待機(jī)模式下等待來自用戶用手機(jī)檢查IoT設(shè)備的激活信號(hào).

此外,在某種睡眠模式下,該設(shè)備可能在+0.5Vdc有源晶振或更低的電壓下工作,以節(jié)省電力,特別是對(duì)于必須維持電池電量的長時(shí)間遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用.例如,某些遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用可能要求物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備保持電池供電20年或更長時(shí)間,并且實(shí)現(xiàn)極低的功耗對(duì)這些設(shè)備至關(guān)重要.

許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身就是系統(tǒng),能夠以高精度測(cè)量低電壓下的電流和功率,通常跨多個(gè)測(cè)量通道.像微型設(shè)備MCP39F511N從Microchip晶振的技術(shù)使兩個(gè)通道上的高精度瞬時(shí)功率監(jiān)控.

盡管MCP39F511N適合緊湊的QFN外殼,但它包含一個(gè)內(nèi)部參考電壓和內(nèi)部晶振時(shí)鐘,用于定時(shí)精度.與許多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備一樣,它有許多不同的工作模式,在執(zhí)行測(cè)量時(shí)運(yùn)行在+3.6Vdc的典型電壓上,但是從低于+0.7Vdc作為啟動(dòng)電壓從睡眠模式喚醒.

確定該特定設(shè)備和許多IoT設(shè)備的功耗需要能夠測(cè)量其不同工作電壓上的電流/功率使用.測(cè)試設(shè)備必須提供的方法不僅是復(fù)制相同范圍的輸入信號(hào),而是通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備測(cè)量-在相同的寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),無論這些信號(hào)是聲音,光線,視頻還是更多-但必須提供滿足被測(cè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備指定范圍的電源,從睡眠模式到完全激活的工作模式.無論物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是由內(nèi)部電池還是外部電池供電,還是電子系統(tǒng)的外部電源,用于確定物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功耗的測(cè)量解決方案都必須支持從幾毫伏到幾伏或更高的電源范圍.

尋找測(cè)試解決方案

用于表征物聯(lián)網(wǎng)晶振設(shè)備功耗的任何測(cè)量解決方案都需要能夠測(cè)量寬動(dòng)態(tài)范圍的電流水平,其可以從納安級(jí)擴(kuò)展到幾安培.它還必須這樣做,當(dāng)IoT設(shè)備改變操作模式時(shí),電流消耗可能幾乎立即改變,例如從睡眠模式觸發(fā)喚醒到完全操作模式.

處于睡眠模式的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的負(fù)載電流將決定任何測(cè)試解決方案所需的較低電流測(cè)量限值,無論是電流表,萬用表,示波器,電壓表還是其他形式的儀器.睡眠模式下某些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的低電流水平可能僅僅超出大多數(shù)儀器的測(cè)量極限,特別是在那些低電流水平下需要高測(cè)量精度(例如±0.5％)時(shí).針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)貼片晶振設(shè)備的低電流和變化電流水平的合適測(cè)量解決方案應(yīng)提供高信噪比(SNR)和快速響應(yīng)時(shí)間.

相反,IoT設(shè)備的負(fù)載電流/功耗在處于使用其無線通信無線電電路的過程中可能是最大的,如將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩舻姆涓C電話.隨著無線電被激活,設(shè)備的功耗變化可以在幾微秒內(nèi)發(fā)生.這需要一種測(cè)量方法,該方法提供合適的響應(yīng)時(shí)間和采樣率,以測(cè)量在物聯(lián)網(wǎng)操作模式變化期間發(fā)生的任何像差.

對(duì)于數(shù)字電流/電壓測(cè)量儀器(如示波器),在電流消耗水平之間快速轉(zhuǎn)換的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特征決定了使用具有更快采樣率但寬帶寬的儀器.這是因?yàn)閹挷蛔悴荒芴峁┳銐虻臏y(cè)量分辨率,無法在不同的工作節(jié)點(diǎn)內(nèi)可靠地確定物聯(lián)網(wǎng)的電流和電壓水平.

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