低功耗元器件及電源管理方面的新技術(shù)進(jìn)展產(chǎn)生了大量的低功耗睡眠模式，在運(yùn)行模式或空閑模式之外提供了更精細(xì)的級(jí)別，為限制功耗提供了更加完善的戰(zhàn)略。這些模式如待機(jī)模式、瞌睡模式、睡眠模式和深度睡眠模式，會(huì)有不同的電流，通常從幾十微安到最低幾十納安。圖3是使用帶有18位采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的數(shù)字萬用表在100 μA范圍內(nèi)捕獲的多電平空閑模式電流脈沖波形的實(shí)例。有些電流測(cè)量技術(shù)，比如使用帶有電流探頭的示波器，不能實(shí)現(xiàn)超低電流要求的靈敏度。在使用安培表時(shí)，低電流測(cè)量精度可能會(huì)受到各種誤差來源的影響，如來自內(nèi)部串聯(lián)電阻的高達(dá)500 mV的負(fù)載電壓，以及靜電或壓電效應(yīng)生成的誤差電流。
圖3多電平空閑模式電流脈沖波形
在并聯(lián)電流表或通用數(shù)字萬用表DMM中，選擇較小的并聯(lián)電阻值可以降低輸入時(shí)間常數(shù)，加快儀器的響應(yīng)時(shí)間。但是，這會(huì)劣化信噪比，影響測(cè)量的精度和靈敏度。
更適合的選項(xiàng)是高分辨率的專用DMM，如7位半，其在檢測(cè)納安和更小的變化時(shí)實(shí)現(xiàn)了極高的靈敏度，并使用低壓負(fù)載的反饋電流表測(cè)量技術(shù)。使用擁有大的讀取緩沖器的DMM，對(duì)表征睡眠模式能耗也非常關(guān)鍵，大的讀取緩沖器要能夠存儲(chǔ)幾百萬個(gè)帶有時(shí)間標(biāo)記的讀數(shù)。這樣您就可以在多個(gè)活動(dòng)事件和空閑事件上，在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)查看設(shè)備或傳感器節(jié)點(diǎn)操作。
3捕獲瞬態(tài)信號(hào)和快速跳變信號(hào)
有源物聯(lián)網(wǎng)器件操作通常由簡(jiǎn)單而零散但狀態(tài)復(fù)雜的多種操作模式組成。例如，當(dāng)設(shè)備從睡眠模式喚醒到活動(dòng)模式時(shí)，通常要用幾微秒的時(shí)間從睡眠模式轉(zhuǎn)換到待機(jī)模式，然后再進(jìn)入活動(dòng)模式，而使用傳統(tǒng)電流表通常很難捕獲喚醒過程。
大多數(shù)電流表或基本數(shù)字萬用表DMM都是讀取速率較慢的直流儀器儀表。盡管許多DMM規(guī)定了電源線周期數(shù)(NPLC)，以指明捕獲數(shù)據(jù)的窗口，但這個(gè)指標(biāo)并不包括數(shù)據(jù)處理開銷?？倳r(shí)間決定了儀器是否準(zhǔn)備好下一次讀取，快速瞬變可能會(huì)被丟到處理開銷中。
采樣率在確定儀器能夠捕獲的波形細(xì)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用。采樣率越快，重建被測(cè)原始波形的能力更好。根據(jù)內(nèi)奎斯特或采樣定理，信號(hào)采樣率至少是最高頻率分量的兩倍，才能準(zhǔn)確地重建信號(hào)，避免假信號(hào)(采樣不足)。
圖4 使用能夠以1 M樣點(diǎn)/秒同時(shí)采樣電壓和電流的高速采樣DMM采樣信號(hào)
但是，奈奎斯特只是底線，它只適用于正弦波，假設(shè)信號(hào)是連續(xù)的。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作中的快速瞬態(tài)信號(hào)，最高頻率分量速率的兩倍是不夠的。某些DMM規(guī)定采樣率為50 k樣點(diǎn)/秒。但在50 k樣點(diǎn)/秒或每個(gè)樣點(diǎn)20 μs的情況下，可能會(huì)漏掉僅持續(xù)幾十微秒的小的瞬態(tài)信號(hào)。因此，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，最好使用能夠以1 M樣點(diǎn)/秒同時(shí)采樣電壓和電流的高速采樣DMM (圖4)。
4觸發(fā)隔離特定事件
視不同的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作可能會(huì)涉及長(zhǎng)時(shí)間間隔中極短的事件突發(fā)，或者包括多個(gè)事件的復(fù)雜狀態(tài)操作。為分析這些細(xì)節(jié)，要求使用觸發(fā)功能仔細(xì)檢查復(fù)雜的擴(kuò)展波形的具體部分。
傳統(tǒng)電流測(cè)量?jī)x器可能并不能隔離具體細(xì)節(jié)。對(duì)于更復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，由于觸發(fā)精度、觸發(fā)時(shí)延、觸發(fā)偏移和抖動(dòng)等問題，面向波形的邊沿觸發(fā)或電平觸發(fā)可能是不夠的。微安級(jí)或更低的低電平波形會(huì)明顯影響觸發(fā)精度，具體取決于儀器中實(shí)現(xiàn)的觸發(fā)采集方式。
