描述构成物联网(IoT)的无线设备需要精确的采购和测量。
罗伯特·格林
基思利仪器公司，泰克公司
最近对1600多名专家的非正式调查皮尤研究中心的互联网与美国生活项目就互联网的未来进行的一项研究表明，在十年内，物联网(IoT)的发展，包括越来越多的嵌入式无线设备，将彻底改变我们的生活方式。他们预计物联网将扩展到连接数十亿或数万亿无线设备。
物联网无线设备必须小巧、高效、高可靠性。最小化功耗，最大化使用寿命是设计人员的一个重要要求。然而，确定设备功耗有许多挑战。这些挑战是需要以灵敏度和速度进行衡量。测量负载电流所需的仪器必须能够在设备处于休眠和待机模式时测量非常低的电流，还必须能够在设备传输数据的短时间内进行快速测量。测量低电流有一组要求;快速测量则完全是另一回事。
物联网设备通常有微安或更小的休眠或待机电流。有时，需要分辨十分之一微安甚至更少微安的能力。为了对这些低电平睡眠模式或待机模式电流进行稳定和准确的测量，仪器通常会在较长的测量间隔内进行多次测量，以平均掉设备中产生的电噪声和外部环境的噪声。过滤也可用于确保质量测量。
如果测量周期扩展到多个交流电源线周期，并进行滤波，则测量时间可能达到几秒甚至几十秒。要进行精确的低休眠或待机电流测量，通常需要在测量速度上做出一定的牺牲。
快速测量以捕获峰值负载电流
除了对物联网设备的休眠或待机电流进行缓慢、灵敏的测量外，当物联网设备处于活动状态时，该仪器还必须进行非常快速的电流测量。所面临的挑战是测量可能只存在几百微秒的负载电流脉冲。仪器必须快速响应，以便在很短的时间间隔内进行测量。在这种情况下，人们必须牺牲一些测量精度和分辨率来获得速度。
图1显示了物联网设备的典型负载电流配置。在休眠模式下，电流极低，但当设备传输时，负载电流会在短时间内急剧上升。为了测量这种电流，仪器必须响应控制信号，指示设备何时过渡到有源状态，以便仪器可以启动高速测量。
通常，在负载电流达到一个稳定值之前会有一些超调。如果发生这种情况，则仪器需要能够延迟如图所示的测量开始时间。一旦开始测量，它必须足够快，在负载电流开始下降之前完成。如果测量时间过长，结果就会不准确。
仪器的选择
由于精确的小电流测量和快速的大电流测量的要求是如此的不同，所以经常需要多台仪器。可以将一个感应电阻与连接电源到被测设备的测试引线串联起来，并用DMM测量感应电阻上的电压。如果传感电阻足够小，它只会在负载电流测量中增加一个很小的额外误差。但是，如果负载电阻太小，则DMM可能不够灵敏，无法准确测量低休眠模式或待机模式电流。
为了捕获短的、高电流的主动模式负载电流，DMM需要非常快速地进行测量，并在正确的时间开始测量。DMM必须能够响应外部触发信号来启动测量，而且DMM还需要延迟测量开始时间，以确保在负载电流脉冲的适当部分进行测量。此外，DMM必须在负载电流恢复到待机状态之前足够快地进行测量。
通常情况下，示波器是必要的，以捕捉短的，主动模式负载电流脉冲的幅度。这也需要在电路中使用一个感应电阻。虽然这将解决测量峰值负载电流的挑战，示波器不是为敏感的直流测量而设计的，因此需要一个数字多用表或其他仪器来进行低电平测量。要进行所有必要的测量，可能需要一个电源、一个数字测量表和一个示波器。
源测量单元(SMU)仪器是这种应用的另一种可能的解决方案。它们可以精确测量非常小的电流(小到皮安或更小);不幸的是，它们不是为捕捉短脉冲而设计的。此外，它们通常是低功率的仪器，因此可能没有足够的总功率来提供峰值电流，以表征需要大量峰值功率的设备，如植入式除颤器。此外，由于其非凡的灵敏度，SMU仪器可能相对昂贵。
单仪器解决方案使测量更容易
虽然可以通过前面描述的仪器的某种组合和一些软件来进行所有必要的测量，但更好的解决方案是使用一种仪器。挑战在于，这种仪器将需要具有通常在单一仪器中没有的特性的组合。首先，它必须提供足够的电力为广泛的物联网设备供电，其次，它必须准确测量非常低的负载电流和更高的主动负载电流。幸运的是，这种仪器开始以精密电源的形式出现在市场上。
为了测量非常低的待机或休眠模式电流，这种新型电源可以进行dmm质量的测量，分辨率高达6½位数(图2)．在进行大电流测量时，他们可以捕获短至数百微秒的电流脉冲。此外，因为物联网设备通常有一个上电加载顺序和一个下电顺序，类似于所示的图3，这些新仪器越来越能够在通电或断电周期的每个状态下进行多个同步测量。
仪器供应商现在提供具有先进显示功能的通用电源，包括内置图形功能，简化了监测负载电流的稳定性，捕获和显示动态负载电流，或查看启动或关闭负载电流。
对于任何考虑将精密电源作为该应用的解决方案的人来说，如果该仪器除了用于设计人员的工作台之外，还将用于自动化测试系统中，则必须确保它具有与其他设备集成所需的LAN、USB或GPIB接口和数字输入和输出。
了下:测试和测量提示
