淺談4款低功耗電流測(cè)試“神器”

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，各種IOT設(shè)備正以驚人的速度爆發(fā)式地增長(zhǎng)。由于應(yīng)用場(chǎng)地限制，很大一部分的IOT設(shè)備只能使用電池進(jìn)行供電，于是需要長(zhǎng)時(shí)間網(wǎng)絡(luò)連接的IOT設(shè)備，對(duì)應(yīng)的超低功耗電流測(cè)試數(shù)據(jù)成為研發(fā)工程師評(píng)估設(shè)備壽命的一個(gè)極其關(guān)鍵的參數(shù)。對(duì)于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的休眠電流，不同的測(cè)試手法得到的數(shù)據(jù)差異可能大相徑庭，特別是設(shè)備在搜網(wǎng)、組網(wǎng)的時(shí)候，會(huì)有各種電流尖峰、動(dòng)態(tài)波動(dòng)，此時(shí)測(cè)量?jī)x器電流采樣的精度、捕捉速率直接決定了測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

指針萬用表

指針萬用表可以最為直觀地反映出電流的變化趨勢(shì)，當(dāng)然，由于存在機(jī)械誤差，其測(cè)量精度比較粗糙。例如，對(duì)于uA級(jí)別的電流測(cè)試，可以選擇50uA量程的電流表，但如果設(shè)備從休眠到喚醒后，則需要手動(dòng)切換另外量程的表，否則表針容易打壞。當(dāng)然，指針萬用表價(jià)格低廉，辦公室中（淘寶價(jià)格9.9RMB）人手一臺(tái)的配備毫無壓力！

數(shù)字萬用表

一臺(tái)Fluke的17B+簡(jiǎn)直可以讓你獨(dú)步基礎(chǔ)測(cè)量江湖，雖然A檔、mA檔、uA檔仍需手動(dòng)切換，甚至使用mA檔或uA檔在測(cè)量動(dòng)態(tài)電流時(shí)可能還會(huì)由于幅值較大的沖擊電流而燒壞表內(nèi)的保險(xiǎn)絲（筆者曾因設(shè)備啟動(dòng)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的>1A的啟動(dòng)電流而燒壞了好些保險(xiǎn)絲），但精簡(jiǎn)的集成化比起你要使用好幾臺(tái)不同量程的指針電流表進(jìn)行組合切換的方式要好用太多，而且相比指針式電流表，數(shù)字萬用表測(cè)量精度更高、更穩(wěn)定（uA檔可做到1uA的分辨率精度）。當(dāng)然，由于數(shù)字萬用表是以平均電流的方式輸出結(jié)果，因此在應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)電流測(cè)試時(shí)，會(huì)將測(cè)量到的動(dòng)態(tài)值進(jìn)行平均計(jì)算，這將導(dǎo)致你無法了解到動(dòng)態(tài)電流瞬時(shí)值。

KSC-4000A低功耗測(cè)試系統(tǒng)

KSC-4000A是泰克與吉時(shí)利公司推出的一套低功耗測(cè)試系統(tǒng)，其電流測(cè)量精度最高可以達(dá)100pA，分辨率為1pA，而且采樣率可達(dá)100WHz。這樣的測(cè)量精度完全可以滿足低功耗模式下各種電流脈沖信號(hào)的測(cè)量，而且配合上位機(jī)軟件，可以直觀地查看電流波形。這樣一套系統(tǒng)價(jià)格大概3W RMB，筆者曾試用過這套系統(tǒng)，對(duì)于低功耗電流測(cè)量很精確直觀，唯一的不足就是對(duì)于不同電流量程的測(cè)試，儀器內(nèi)部是通過繼電器進(jìn)行自動(dòng)切換，機(jī)械式的切換方式會(huì)直接導(dǎo)致在頻繁的突發(fā)電流測(cè)量場(chǎng)景中，容易丟失電流驟變過程中的數(shù)據(jù)。比如WiFi設(shè)備，休眠時(shí)可調(diào)節(jié)至幾百uA級(jí)別，但從休眠切換至喚醒狀態(tài)進(jìn)行搜網(wǎng)，會(huì)突然驟變至幾百mA級(jí)別的尖峰電流。驟變過程切換速度慢，導(dǎo)致監(jiān)控過程中數(shù)據(jù)容易丟失在精準(zhǔn)測(cè)量中是一個(gè)硬傷。

N6705C直流電源分析儀

N6705C是Keysight（是德科技，原安捷倫）推出的直流電源分析儀。這臺(tái)儀器可讓用戶挑選不同的功能模塊進(jìn)行組合，最多可將電源、數(shù)字萬用表、示波器、任意波形發(fā)生器、數(shù)據(jù)記錄的特性融為一體，低功耗電流測(cè)量?jī)H僅只是其中的功能之一。N6705C電流測(cè)量精度為8nA，這樣的分辨率雖然比不上前文提到的KSC-4000A，但N6705C在測(cè)量過程中可做到無縫切換，因此對(duì)于驟變的電流波動(dòng)可進(jìn)行精準(zhǔn)捕捉。在價(jià)格層面上，筆者最常使用的N6705C直流分析儀配套N6781A電源模塊，價(jià)格大概為11W，如果需要在電腦端配備上位機(jī)軟件界面，軟件授權(quán)費(fèi)用大概為1W。雖然這樣的價(jià)格快趕上一部低配版的卡羅拉，但不得不說，這臺(tái)儀器是我用過的低功耗電流測(cè)試儀中，用起來最為得心應(yīng)手的！