该怎么估算无线传感器电池供电时间？

达无线传感器。低量程最精确，可以测量睡眠电流，但在电流峰值期间会承受一定的电压，而这甚至可能造成器件重置。实际上，我们最终做出了妥协，使用大电流量程以确保器件在电流峰值时可以正常工作。这一妥协使我们可以处理峰值电流，也能测量睡眠电流，但代价也很大。由于偏置误差是基于量程的满标度来规定的，它会严重影响低电流电平的测量结果。这个误差可能是 100mA 量程的0.005%，也就是5μA，但对于10μA 来说就是50%，对于1μA 电流就是500%。器件在大多数时间都处于这个电流电平，因此这个误差对于电池供电时间的估计有着巨大影响。

　　在测量完传感器在睡眠模式下的低电流电平后，我们还必须测量激活脉冲和传输脉冲，包括电流电平，以及传感器处于该电平上的时间。示波器是测量信号随时间变化的卓越工具。不过，我们需要测量几十mA 级的电平电流，电流探头由于灵敏度有限和漂移问题，无法胜任这一任务。良好的钳形探头拥有2.5mArms的噪声，常常需要重复执行零位补偿程序。电流探头测量线路的电场，因此提高灵敏度的秘诀就是多次通过同一线路，从而将磁场增加好几倍——进而电流读数也增加好几倍，使我们可以更好一点测量电流。采用这种方法，我们可以捕获激活时间和传输时间的电流脉冲。即使在激活和传输时间内，电流也会改变电平：它就像一列由高低电平组成的脉冲串。为了正确计算平均电流，这个波形需要导出，所有测量点需要整合以获得平均值。

　　图4：200 多秒运行时间的电流消耗记录为观察器件的动态电流消耗提供了新视野。

　　示波器能够很好地捕获单个猝发。不过，如果想要验证传感器在一段时间内激活了多少次，多长时间发射一次TX猝发，测量将会更加复杂。示波器可在短时间内轻松和出色地完成测量，但是传感器拥有数分钟或数小时的运行周期，捕获和测量起来更加复杂。

　　测量创新

　　用于电池耗电分析的Keysight N6781A电源/测量单元（SMU）通过两大创新，克服了传统测量方法的局限性：无缝电流量程和长期无间隔数据记录。这个SMU模块可与Keysight N6700小型模块化电源系统或N6705直流电源分析仪结合使用。

　　无缝电流量程是一项专利技术，它可使SMU改变测量量程，同时输出电压保持稳定，不会因为量程改变造成压降。该特性使您能够使用高电流量程来测量峰值，使用1mA FS量程（具有100nA 偏置误差）测量睡眠电流。这个低偏置误差（100nA偏置误差对于1μA 为10%，对于10μA为1%），数量级优于传统的数字万用表。

　　无缝电流量程与两个数字化仪相结合，能够以200kSa/s（5us 时间分辨率）同步采样率测量电压和电流。采用全时分辨率，可以捕获和显示2秒钟以上的数字化测量结果，分辨率越低，时间成比例增加。不过，在进行长期测量时，Keysight N6705B 模块化直流电源分析仪的内置数据记录器会在用户规定的积分周期（20us至60秒）内积分200kSa/s测量结果，而且不会丢失积分周期之间的任何样本。

　　由于数据记录器是无间隔的，所有样本都会归入某个积分周期或下一个积分周期------不会丢失任何样本。通过数据记录器，工程师们现在可以测量无线传感器在长达1000小时运行时间内的电流和能量消耗性能。

　　测量睡眠电流，只需要放置游标，即可直接读出测量读数。图4是单次采集一个长周期得到的测量结果；我们可以获得完整的电流消耗图，并精确测量出睡眠电流为599nA。 

　　通过平移和缩放功能，我们能够看到电流电平和每个功率电平的保持时间。使用传统测量工具无法看到的细节现在能够一览无遗并进行测量。图4中使用"？？？"确定的后沿脉冲便是一个明显示例。软件揭开了这个令人意外的秘密：对于3.3μA的平均电流，器件在大约90μA峰值处消耗脉冲能量，持续时间为500ms。将这个电流消耗与599nA 睡眠电流相加，结果达到了730nA，这比我们预期的电流高22%。这种意外可能是造成我们低估能量要求，使电池供电时间短于预期的原因之一。

　　在优化无线传感器功耗时，了解这些详细信息对于工程师非常有帮助。当追求用户体验与电池消耗之间的平衡，以及回答诸如"我应该每秒、每 5 秒还是每10秒发送一次信息？"等问题时，了解发送一个信息包需要消耗多少能量非常重要。工程师们可以精确估计电池消耗对任何固化软件变化的影响，并在合理时间内通过实际测量进行验证。

　　轻松进行焦耳测量

焦耳在估计电池供电时间时非常有用，因为每个活动都会消耗一定量的能量。我们也可以使用焦耳/发送比特来比较器件的性能。但是工程师们很少使用焦耳，因为需