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　　物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景：

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的爆發(fā)，在不久的將來，一切都將通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線連接和數(shù)據(jù)共享，取代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)形成了萬物互聯(lián)的新網(wǎng)絡(luò)。許多學(xué)校開始建立與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或相關(guān)課程各地區(qū)也開展了大學(xué)生電子競(jìng)賽。

　　在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的研發(fā)和設(shè)計(jì)測(cè)試階段，除了對(duì)設(shè)備無線通信性能的要求外，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命它也成為決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。從芯片制造商到產(chǎn)品研發(fā)人員，整個(gè)行業(yè)都在花費(fèi)更多的精力來優(yōu)化為了尋求物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更好的使用體驗(yàn)，產(chǎn)品的。低功耗是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的固有特性，也是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研究中的關(guān)鍵問題。

　　評(píng)價(jià)是物聯(lián)網(wǎng)研究的重點(diǎn)。通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的直流功耗分析，我們可以了解到設(shè)備的各個(gè)組成部分是不同的工作狀態(tài)下的功耗特性為下一步優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　功耗測(cè)量在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程中面臨的挑戰(zhàn)：

       物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的直流耗電特性與其工作狀態(tài)密切相關(guān)。首先，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要長(zhǎng)時(shí)間工作，以避免頻繁更換電池導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定和額外的勞動(dòng)力成本。分解到每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能模塊上，可以看到每個(gè)單元消耗的電流值都很小。

　　在深度睡眠模式下，整個(gè)傳感器消耗的電流將小于1uA。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)消耗的是為了達(dá)到這樣的功耗目的

　　電流波形通常如下圖所示：

　　物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)消耗的電流波形通常以脈沖的形式出現(xiàn)。在工作狀態(tài)下，射頻單元中的功率放大器模塊是功耗為了以一定的功率發(fā)射射頻信號(hào)，大戶需要瞬間將工作電流拉升到幾十毫安。在其他狀態(tài)下，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將迅速轉(zhuǎn)換為待機(jī)模式，關(guān)閉所有不必要的功能模塊，以減少功耗和節(jié)能。此時(shí)，功耗電流將降低到數(shù)百納安量級(jí)。因此，要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和判斷物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗特性，通常面臨以下挑戰(zhàn)：

　　一.精確測(cè)量小電流：

　　與傳統(tǒng)的直流功耗測(cè)試不同，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體積小，電池容量小，工作時(shí)間長(zhǎng)。因此，待機(jī)功耗在分析過程中，通常需要測(cè)量較小的電流，其范圍通常低于微安級(jí)，因此對(duì)電流測(cè)試設(shè)備的精度要求較高。

　　MM75107半數(shù)字萬用表pA電流分辨率和100pA電流測(cè)試精度

　　二、準(zhǔn)確捕捉復(fù)雜電流波形:

　　由于功耗限制嚴(yán)格，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在工作時(shí)需要非常快的模式切換能力，可以在短時(shí)間內(nèi)快速進(jìn)入省電模式，關(guān)閉不必要的功能模塊，達(dá)到省電目的。因此，為了準(zhǔn)確測(cè)量耗電特性，需要高速捕捉電流波形。電流采樣率越高，電流波形細(xì)節(jié)越完整，功耗特性越高分析越準(zhǔn)確。

　　放大特定的電流脈沖可以看到更多的電流變化細(xì)節(jié)，并在電流測(cè)試中提供更多的細(xì)節(jié)，使電流測(cè)試結(jié)果更加真實(shí)可信。通常1000次/秒~1000次/秒的采樣速率有助于準(zhǔn)確捕捉電流功耗波形的變化。

　　三.供電可靠準(zhǔn)確：

　　由于絕大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用電池供電，在測(cè)量產(chǎn)品功耗時(shí)，電池的不同狀態(tài)可能會(huì)耗電影響測(cè)試結(jié)果。

　　常規(guī)鋰離子電池的工作電壓為3.7V~4.2V兩者之間的變化。當(dāng)電池電壓較低時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)正常工作所需物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備消耗的電流會(huì)更大。

　　例如為達(dá)到80uW輸出功率，3.7V電池需要輸出21.6uA電流，而4.2V電池只需輸出19.04uA兩者之間的電流相差約為10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通客戶可接受的電流測(cè)量精度要求。

　　因此，為了確保在同一條件下測(cè)試功耗特性，通常使用高精度電源代替電池供電，以確保工作電壓條件可控穩(wěn)定。泰克吉時(shí)利2280S高精度電源可源3mV輸出精度，保證供電環(huán)境一致性。

　　上圖中使用2280S為待測(cè)件供電，同時(shí)使用DMM電流數(shù)據(jù)捕捉7510高精度萬用表。

　　另外2280S還具有較高的瞬態(tài)響應(yīng)能力，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生較大變化時(shí)，電源輸出電壓可達(dá)50uS時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，避免因供電失調(diào)導(dǎo)致設(shè)備異常停機(jī)。

　　四.測(cè)試方法方便

　　對(duì)于設(shè)計(jì)研發(fā)人員來說，方便快捷地獲取所需的測(cè)試數(shù)據(jù)是非常重要的。儀表控制采用計(jì)算機(jī)軟件，節(jié)省閱讀復(fù)雜產(chǎn)品手冊(cè)和操作手冊(cè)的時(shí)間，非常有利于提高工作效率。

　　長(zhǎng)期數(shù)據(jù)測(cè)量（DataLogging）功能對(duì)物聯(lián)網(wǎng)功耗分析非常重要，能夠滿足長(zhǎng)期電流監(jiān)測(cè)對(duì)于需求，產(chǎn)品消耗的電流數(shù)據(jù)可以以高采樣率連續(xù)記錄，記錄時(shí)間取決于計(jì)算機(jī)硬盤容量和小時(shí)或天為單位連續(xù)保存電流數(shù)據(jù)并保存成CSV為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供文件。

　　此外，還需要在軟件中提供標(biāo)志（Marker）功能，可測(cè)量不同標(biāo)志之間的電量值，電流最大，最小，統(tǒng)計(jì)信息，如平均值該軟件可以在毫安時(shí)統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的電量數(shù)據(jù)，并自動(dòng)計(jì)算最大、最小、平均等信息。

      此外，軟件還可以CCDF在一段時(shí)間內(nèi)段時(shí)間內(nèi)電流的分布特性，方便用戶根據(jù)CCDF圖形判斷在軟硬件變更后的功耗特性得到了改善。用戶可以在同一圖形上顯示多組測(cè)試結(jié)果的不同顏色曲線出來的時(shí)候，右上角的曲線表示耗電性能更差(大電流占的時(shí)間比更大)，左下角的曲線更多，表示耗電性能更好(小電流占時(shí)間比更大)

　　五.質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的測(cè)試方案

　　未來物聯(lián)網(wǎng)功能模塊的價(jià)格將繼續(xù)下跌，相關(guān)配套測(cè)試設(shè)備的價(jià)格約會(huì)將越來越低。

　　泰克公司推出了高精度、高性能、低價(jià)格的測(cè)試目標(biāo)IoT相關(guān)測(cè)試方案性價(jià)比很高，非常適合學(xué)校和中小研發(fā)企業(yè)。

　　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備功耗測(cè)試系統(tǒng)配置：

　　數(shù)字萬用表：DMM7510

　　電源：2280S-高精度電源32-6

　　軟件：KSC-4000A