Pikamperlerde akımı ölçmenin yolları

Pikamper aralığında bir mikrodenetleyicinin düşük güç tüketimini kontrol etmem gerekiyor . Sadece miliamperleri ölçebilen bir multimetrem var ve bu nedenle 0 gösteriyor.

Pikamperleri ölçmenin kolay ve kesin bir yolu var mı?

Mikro denetleyiciye bilinen bir voltaja şarj edilmiş bir kapasitör ile güç verin. Uygun bir süre bekleyin, ardından voltajı ölçün. Delta-V ve C'den akımı hesaplayın. (Yeterli empedanslı bir ölçüm cihazınız yoksa, voltajı sürekli ölçmeyin, çünkü bu ekstra akım çekebilir.) Bilinen kapasitansa sahip bir kapasitöre ihtiyacınız olacak, ancak bir tutamda, bir kondansatörü bilinen bir dirençten boşaltarak aynı şekilde ölçebilirsiniz.

Yorumların belirttiği gibi, diğer mevcut yollar kapasitörün deşarjına katkıda bulunabilir (kendi kendine deşarj dahil). UC çıkarılmış olarak ölçümü tekrarlayabilir ve hangi değeri verdiğini görebilirsiniz. O zaman tasarımınızda bu tür 'diğer' akımları gerçekçi bir şekilde önleyip önleyemeyeceğinizi düşünebilirsiniz.

Ve pilleri kendi kendine deşarj ve / veya yaşlanma unutmayın!

Hedefiniz de çipin güç kapatma modunu 'görmek' ise, kapasitörü kullanabilirsiniz, periyodik olarak güç kaynağına bağlayan basit bir devre inşa edin (mümkünse uC'nin faaliyet döngüsü ile senkronize edilmiş, gerçekten olmalıdır) düşük kaçak akım!) ve C'nin voltajını bir kapsamda izleyin (kapsam empedansı UC'nin akım tüketiminden daha yüksek olmalıdır, ya da uC'nin aktivite döngüsü yeterince kısaysa AC kuplajını bile kullanabilirsiniz). hem yüksek hem de düşük akım tüketiminde zamana bağlı bölünmeyi ve her iki moddaki akımları doğrulayın.

Kullandığım basit bir yöntem, mikro güce sahip bir direnci seri olarak koymak ve bir kondansatör ile paralel yapmaktır. Bu durumda kapasitörün sızıntısı o kadar önemli değildir.

Örneğin, besleme akımının 10nA'dan fazla olmaması gerektiğini düşünüyorsanız, 1uF seramik kapasitöre paralel olarak% 10M% 1 değerinde bir direnç kullanabilirsiniz. Bu size 10nA için 100.0mV verecektir (bu nedenle ampermetrenin yükü devreyi aşırı etkilememesi gereken 0.1V'dur - sizi rahatsız ederse düşmeyi telafi etmek için giriş voltajını biraz yükseltin).

Ardından,> 10G giriş direnci modunda Agilent 34401 gibi yüksek giriş empedansına sahip bir voltmetre kullanarak 10M dirençteki voltaja bakın. Sayacın öngerilim akımı okumayı etkileyecektir, ancak oda sıcaklığında 30pA'dan (% 0,3) daha azdır.

10M / 1uF kombinasyonu, çok düşük frekansta olmadıkça sivri uçları filtreler (örneğin, işlemciniz her 10 saniyede bir uyanır ve 100usec için 0,5mA çekerse, çok iyi çalışmaz).

Bir mikro denetleyicinin güç veya akım tüketimi, µC'nin durumuna bağlı olarak çok düzensiz olabilir. Örneğin: 999 ms için 1pA ve 1 ms için 1uA. Ortalama olarak 1,001 nA olur. Multimetreniz her 100ms'de bir ölçüm yaparsa, asla 1.001 nA'yı ölçmez! Bu durumda, zaman içinde gerçek akımı "görmek" için direnç boyunca voltajı ölçmek için besleme ile seri olarak bir direnç ve bir osiloskop kullanmanız gerekir.

Çoğu osiloskop kanal giriş empedansını belirtir. Bir Gigaohm ile ilgili olma eğilimindedir. Kapsamı uC'nin toprak yoluna koyarsanız (çoğu kapsam kanal toprağını toprak toprağına bağlarsanız ve uC'nin VDD'sine topraklama yapamayabilirsiniz) bu direnç üzerindeki voltajı ölçeceksiniz, ve dolayısıyla uC tarafından gerçek zamanlı olarak kullanılan akım. Bu size oldukça doğru ölçümler vermelidir (1mV => 1pA).

Bataryanın "umurunda" olup olmadığına bakalım - yani pA aralığındaki bir yük batarya ömrünü önemli ölçüde etkiler mi?

Spoiler: Hayır. 1 nA çözünürlük kapasitesine sahip ölçümler bile pratikte gerekenden daha "hassastır".

En iyi birincil (şarj edilemeyen) Lityum piller, sıcaklıklara vb. Dikkat çekmeden yaklaşık 20 yıllık (belki% 30 -% 70 kapasite kaybı ile) faydalı raf ömrüne sahiptir.

20 yıl yaklaşık 175.000 saattir, bu nedenle o zamandaki 10 mAh kaybı 10 / 175.000 mA veya 10.000.000 / 175.000 = 57 = 57.000 pA akımına eşdeğerdir. Bu nedenle, pA ölçümü, kullanılmaya uygun herhangi bir pil boyutu için tamamen gereksizdir.

Örneğin, 20 yıl sonra raf ömrüne% 50 kayıp veren 50 mAh pil (yapabilirseniz iyi bir hile) yük için 25 mAh veya ortalama 142.500 pA = 142.5 nA = 0.1425 uA'ya izin verir. Ortalama yük akımının en yakın nA'sına ölçüm, yaklaşık% 1 doğruluk sağlar - bu, gerçekte bulacağınızdan çok daha hassas bir pil ömrü tahmini sağlar. Pratik farklılıklar bu tür girişimleri değiştirecektir.