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高达九位数的高动态范围电流测量



长电池寿命对现代IoT和移动设备至关重要。为了尽量维持低功耗,这些设备通常处于功耗极低的特殊睡眠模式,正常功耗或高功耗的活动时间非常短。要确保设备赢得市场,必须在早期开发阶段优化设备功耗。设备功耗需要进行精确测量,而这需要使用精密的探头解决方案。这些探头必须能够测量微安甚至是纳安范围内的极微弱电流,以及高达数安培的大电流。此类高达106甚至是109的高动态范围对所有测量设备都是一种挑战,数字万用表、电流探头或源表可能无法满足此要求























多通道功率探头




R&S®RT-ZVC02/-ZVC04多通道探头非常适用于低功耗设备的电池寿命测量。此类探头具备高动态范围和高分辨率,可同时测量移动设备所有活动阶段的电流。要使用多通道探头, 需要借助R&S®RTE1000、R&S®RTO2000或R&S®RTP示波 器。R&S®RT-ZVC02/-ZVC04多通道功率探头可提供至多四个电流和四个电压输入通道,且每个通道具备18位模数转换器分辨率,因此能够提供所需动态范围以分析电流消耗。三个内置分流器和一个外部分流器模式与可切换的增益因子相结合,有助于优化输入电流范围。




















外部分流器模式有助于同时测量不同的电流电平。它支持极高的动态范围和一流的垂直分辨率。在分流器模式下,可将R&S®RT-ZVC02/-ZVC04多通道功率探头的两个电流测量通道连接至相同的分流电阻。



两个通道具有不同的操作灵敏度,能够检测所有活动阶段的常规电流特性 (缩小操作),以及以高精度检测单个活动阶段的电流细节 (放大操作)。
















单次采集中的放大和缩小操作



使用18 Ω外部分流器对低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE) 设备进行High-side 电流测量,并获得截图所示结果。上方迹线显示整个广播活动期间的电流 (缩小操作)、测得的最大电流 (Max) 以及耗电量 (Area)。使用R&S®RT-ZVC04外部分流器模式的低灵敏度设置 (450 mV) 记录测量结果。下方迹线使用 R&S®RT- ZVC04的相同分流电阻以及高灵敏度设置 (45 mV) 同时捕获。放大视图有助于用户观察电流迹线上的最微小细节。尽管在此设置下,电流峰值扩大了设备的测量范围,但在选通测量中可以解析并测定微弱的睡眠电流约为1.2 μA (Mean)。



结论



R&S®RT-ZVC02/-ZVC04多通道探头具有高动态范围,可检测微弱电流。外部分流器模式支持以不同的灵敏度执行相同测量,能够观测常规电流趋势以及特性细节。探头集成优质探针连接器电缆和焊接式导线,可在一般嵌入式电子测量场景中连接探头。可用选件包括不同长度的4 mm连接器电缆和BNC型连接器电缆,可以连接标准示波器电压和电流探头以扩展电压和电流测量范围。








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