Mess- und Prüftechnik / Laborinterview
Low-Power-Validierung von IoT-Komponenten
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Interview aus dem Labor
DESIGN&ELEKTRONIK: Nach den Erkenntnissen aus meiner kurzen Internetrecherche konnte ich bei Ihren Mitbewerbern tatsächlich kein vergleichbares Gerät ausmachen. Das wundert mich zum einen, gerade weil Amperemeter ohne Probleme im Femtoamperebereich messen können, und zum anderen da Oszilloskope mit 200 MHz Bandbreite, 1 GS/s Samplingrate ja nichts Besonderes sind. Woran liegt‘s?
Christian Miesner: Das Einzigartige am Betriebsstrom-Analysator CX3300 (Bild 1) ist, dass er eine hochgenaue Charakterisierung von Low Power Bauelementen mit hohem Dynamikbereich erlaubt. Hierzu benötigt man ein Gerät, das neben der Fähigkeit zur rauscharmen Messung kleiner Ströme eine hohe Bandbreite und einen hohen Dynamikbereich bietet.
Klassische Messlösungen wie Amperemeter oder SMUs sind extrem in ihrer Bandbreite beschränkt; bei Messungen mit Current-Probes am Oszilloskop hat man ein Problem mit dem Rauschlevel. Außerdem ist auch hier die Bandbreite gegenüber unserer Lösung deutlich limitiert und die vertikale Auflösung ist mit 8 oder 10 Bit sehr viel schlechter als beim Betriebsstrom-Analysator CX3300 mit seinen bis zu 16 Bit.
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Das liegt also auch an der hohen Rauschunterdrückung der aktiven Stromsonden? Können Sie deren schematischen Aufbau näher erläutern oder ein Ersatzschaltbild angeben?
In der Konstruktion der Sonden liegt ein großer Teil des besonderen Know-hows, das es Keysight ermöglicht hat, ein Gerät wie den CX3300 zu designen. Unseren Kunden stellen wir elektrische Ersatzschaltbilder der Sonden zur Verfügung, da diese natürlich benötigt werden, um die Messergebnisse korrekt beurteilen zu können (Bild 2).
Bei der Strommessung muss die Schaltung ja aufgeknöpft werden, das bringt sicher auch Probleme mit sich?
Das ist korrekt – für Strommessungen mit dem Betriebsstrom-Analysator muss der Strompfad auf dem Testboard geöffnet werden, der Strom wird quasi über die Sonde »umgeleitet«.
Bei ersten Evaluierungen des Geräts stellt das manche Kunden, die keine Testpunkte auf ihren Boards vorgesehen haben, vor Herausforderungen. Die meisten haben allerdings entsprechende Testpunkte vorgesehen oder entscheiden sich sehr schnell für ein Neu-Design ihres Testboards, in dem dann direkt SMA- oder MHF-Stecker für die Strommessungen vorgesehen sind.
Können Sie mir die Kontaktierung des Prüflings zeigen? Gibt es unterschiedliche Messtopologien, wenn ja welche Vorteile bergen diese?
Zur Kontaktierung des Mikrocontrollers habe ich Kabel mit SMA-Anschluss für die Strommessung in die Zuleitung sowie zwischen DUT und GND gelötet. So kann ich
High-Side und Low-Side Strommessungen vornehmen. Die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers erfolgt über Kabel mit Bananenanschluss an IDD und GND.
Die Spannungsquelle ist auch ein Produkt von Keysight?
Ja, ich benutze eine Quelle vom Typ N6705C. Dies ist unser DC Power Analysator.
Für die Messungen verwende ich den Mainframe mit einem N7891A Modul. Dieses Modul ist in seiner Leistungsklasse eines der schnellsten am Markt und erlaubt ein Regelverhalten, das dem einer Batterie schon sehr nahe kommt.
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