Keysight CX3300 – Analyzátor dynamických průběhů proudů

Velký nárůst poptávky po bateriově napájených zařízeních, který souvisí mimo jiné s rozvojem tzv. internetu věcí (IoT), klade na firmy čím dál větší nároky na vývoj maximálně energeticky efektivních zařízení, která jsou schopna s bateriovým napájením pracovat co možná nejdéle. Mezi taková zařízení patří třeba bezdrátové senzory, nositelná zařízení jako chytré hodinky či fitness náramky nebo různé druhy implantovaných zdravotnických pomůcek. Při vývoji a optimalizaci těchto zařízení používá většina návrhářů podobný soubor nástrojů: napájecí zdroje, multimetry, osciloskopy atd. Měření prováděná těmito přístroji jsou většinou založena na měření průběhu napětí. Ovšem tlak na minimalizaci spotřeby vyvíjených zařízení přinesl potřebu precizního měření průběhu proudu, na jehož základě je možné přesně změřit spotřebu testovaného zařízení. Chceme-li snížit spotřebu zařízení, je třeba nejprve vědět, kdy, kde a kolik proudu je spotřebováváno.

Společnost Keysight Technologies proto jako první na světě představila analyzátor umožňující měření dynamických průběhů proudů v rozsahu od 100pA do 10A  s maximální šířkou pásma 200 MHz. Analyzátory Keysight CX3300 umožňují vzorkovat průběh proudu rychlostí až 1 GSa/s s 14- nebo 16-bitovým rozlišením. Jedná se o zcela novou kategorii měřicích přístrojů určenou pro vývojáře, kteří potřebují měřit velmi rychlé přechodové proudy v rámci charakterizace zařízení a komponent, a pro inženýry pracující na snížení spotřeby energeticky úsporných výrobků.

Charakterizace složitých zařízení jako jsou například čipy pro mobilní zařízení a vyhodnocování jejich energetické spotřeby jsou náročné úkoly, které vyžadují měření velmi rychlých (nad 1 MHz) a malých (pod 1 µA) změn proudu. Doposud existující metody pro tato měření se potýkaly s mnoha problémy (vysoký šum v signálu, poklesy napětí, omezený dynamický rozsah, nedostatečná šířka pásma – viz obrázek č. 1) a v jejich důsledku nebyly často mnohé změny v průběhu odběru proudu vůbec zachyceny a změřeny. Nový analyzátor Keysight CX3300 tato omezení díky své vzorkovací rychlosti a rozlišení eliminuje a zjednodušuje celý průběh měření.

Obrázek 1: Omezený dynamický rozsah, vysoká hodnota šumu a nedostatečná šířka pásma u „tradičních“ metod měření

Obrázek 2: Zobrazení průběhu proudu z obr. 1 pomocí analyzátoru CX3300 

Pomocí analyzátorů Keysight CX3300 je nyní možné měřit přechodové proudy i v případě velmi úzkých pulzů (méně než 100 ns). Díky tomuto novému přístupu je možné přesně charakterizovat spotřebu energie zařízení v různých režimech jeho činností – spánku, pohotovostním či během vysílání. Proto nyní mohou konstruktéři chování zařízení v různých režimech mnohem lépe vyhodnotit a dosáhnout energeticky co nejefektivnějšího chování. Grafické uživatelské rozhraní na 14,1“ WXGA multi-dotykové obrazovce spolu s pokročilým softwarem pro měření a analýzu maximálně usnadňují dříve obtížná měření (viz obrázek 2).

Analyzátor CX3300 se skládá ze základní jednotky s 14,1"  WXGA displejem a proudových snímačů speciálně určených pro přesné měření průběhů proudu, podporujících dynamická měření od 100pA do 10A. Základní jednotka umožňuje měřit s  rozlišením 14 bitů (do frekvence 200 MHz) nebo 16 bitů (do frekvence 14 MHz), největší vzorkovací rychlost je 1 GSa/s. Maximální délka změřeného průběhu proudu je  256 Mbodů. Společnost Keysight nabízí dvě provedení základní jednotky s 2 nebo 4 vstupy pro proudové snímače. Protože se předpokládá, že analyzátory budou používány pro měření spotřeby komplexních zařízení jako jsou třeba mikroprocesory, lze analyzátory doplnit o 8-mi kanálovou logickou sondu, díky které lze nastavit i komplikované podmínky spouštění (trigger) měření. K dispozici je i adaptér pro připojení pasivních sond pro měření napětí. Díky tomu lze na analyzátoru zobrazit korelované průběhy napájecího napětí, spotřeby proudu i stavy digitálních řídících signálů.

Více informací o analyzátoru CX3300 Series je k dispozici na www.keysight.com/find/cx3300.