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2013-4-24 11:21
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在文章 动态电流和电压的测量 - 程控电源技术和应用(17) 一文中,我们谈到了电源中的数字化仪功能,用于采集电流和电压的动态波形,类似于示波器的工作方式,虽然它的带宽远不及示波器, 但分辨率和精度要高若干数量级。在另一些高性能程控电源中,还有一个更为强大的功能,就是数据记录功能。 数据记录功能是利用电源对被测件的工作电压、电流和功耗进行长期连续监测, 数小时甚至数月。 例如,在 测电流就宕机,万用表惹的祸? – 雷人的测试故事(3 ) 中, 这个工程师需要连续监测 CPU 在不同温度和工作状态下的电流; 对于智能手机及器件研发的工程师,需要对手机及器件的耗电进行长时间的精确评估, 以延长手机电池的续航时间等。 这些要求颇为严格的测试,如果利用常规的测试方法,既费时又费力,甚至无法完成。 程控电源中的数据记录功能, 是如何工作的呢? 这里, 我以安捷伦 N6705 直流电源分析仪和 66319B 电源为例来解释一下。 在 N6705 的数据记录仪工作模式下,测试系统中的数字化仪以最快的速度采样。 根据模块的不同,采用速率也有所区别,基本上在 100-200KSa/s, 分辨率在 12-28bit. 这么快速的采样,如果每个数据都记下来,用不了多长时间,再大的硬盘都要被存爆了, 而且太多的数据很难用一般的方法处理。因此,这样做,既不可能,也没必要。 在采集的过程中,仪器会根据我们设置的积分时间,例如 10ms, 利用内部算法, 将 10ms 内采集到的数据进行优化运算,最后送出一个积分时间内的平均值。 这样,记录的数据量只有全部数字化仪输出数据的一小部分,而且更有意义。 这样,我们可以数小时甚至数月联系记录数据,并利用记录的数据, 准确评估被测件在长期工作下的电压、电流及耗电状况。 在一些特殊的电源中,例如安捷伦 66319B , N6781A SMU 电源模块,除了能在设定的积分时间内给出平均值外,还能获得在这个时间段内的最大值和最小值。 如下图 1 所示。 右图所示的就是利用 64KSa/s 的数字化仪进行采集, 时间分辨率时 15.6us 。 如果电源内部有 1M 点的寄存器,它就可以采集 15 秒的波形。右图中是数据采集功能, 在这里,设了 1s 的积分窗口,通过对 1 秒内采集到的 64K 个数据运算后,得到了 3 个值,即最大值、最小值和平均值,并将这 3 个数据传入 PC ,以进行长时间的记录。 无论是数据采集功能还是数字化仪功能,都非常适用于像是智能手机、 WiFi 、 无线传感器等便携式无线通信设备的电流测量, 以及浪涌电流的测量。 所不同的是,数字化仪功能更像是示波器,它只记录一段时间内的电流或电压波形。 如图 2 所示。 其波形的时间长短取决于电源内部寄存器的大小和采样速率。 图 2 :电源中的示波器功能,用于 GSM 手机一个脉冲电流波形。 数据记录工作模式则不同。在这种工作模式下,由于数据量并不大,电源可以通过接口将数据直接传入计算机,利用计算机和相关软件显示结果。如图 3 所示。 图 3 :手机连续工作 2.5 小时的电流、电池电压和功耗情况 图 3 是我们对一个手机进行长时间的耗电测试, 在测试过程中,电源记录下了它的最大电流、最小电流、平均电流,以及运行时间、 AH , WH 等参数。这更便于被测件长时间的功耗评估。 总之,数字化仪和数据采集功能,是一些高性能程控电源中的特殊能力,它可以帮助我们大幅度简化很多非常复杂和难以完成的测量任务。 数字化仪功能可以有效捕获和测量短时间内电压和电流的工作波形; 而数据记录功能,则更适用于被测件在几小时甚至数月的耗电特性。 了解 N6705 的数据采集功能,请访问: http://v.youku.com/v_show/id_XMzU0NTkyNDg4.html?f=18816127 无线传感器电流的采集和精确表征 http://v.youku.com/v_show/id_XNDY4NDQ5MDI4.html?f=17066502