【应用】Keysight推出X8712A功耗分析测试解决方案帮助IoT设备制造商优化电池寿命

时间： 2018-11-27 来源：Keysight

技术问答

随着全球无线网络技术的日益普及，无线通信设备多年来已经实现了跨越式的发展，智能互联设备的技术创新也推动了物联网(IoT)设备在市场应用的增长，电池作为物联网(IoT)设备的核心，其寿命以及功耗分析测试比之前显得愈加重要。对于某些医疗或工业物联网设备，如果电池达不到预期设计，用户生命可能会受到严重威胁，例如物联网设备没有低电量指示器，用户严重依赖于保证的电池寿命规格。因此，现在的物联网设备开发人员面临着从产品设计到设计验证的重大任务和挑战，需要预测电池的寿命并记录在设备的规格说明书。目前遇到的典型挑战包括：

1）如何衡量电池寿命以证实电池预期寿命符合客户的要求？

2）有哪些关键事件会导致功耗增加以及事件发生的频率？如何为敏感的事件设置触发器？

3）优化电池寿命需要进行哪些设计更改或权衡？

4）如何以最少的时间来解决上述所有问题以满足项目完成进度？

因此，作为物联网设备的研发工程师需要一些分析工具来帮助其快速深入了解设备的功耗，以便加速故障排除和设计验证任务，与此同时评估电池的运行时间至关重要，需要了解哪些射频和子电路事件会导致电池电量的消耗，这将帮助工程师做出硬件和固件编程决策以优化电池的运行时间。

图1 X8712A IoT电池寿命集成解决方案的配套设备和软件示意图

X8712A是KEYSIGHT公司开发的针对物联网设备电池寿命的功耗分析测试解决方案，该集成解决方案使用功能强大的X8712A-DPA 直流电源分析仪、两象限X8712A-SMU 电池漏极分析仪电源测量单元模块、X8712AD 射频事件检测器和KS833A1A，并提供基于事件的功率分析软件用来帮助开发人员在物联网设备上执行基于事件的功耗分析，实现捕获来自物联网设备的RF和/或DC事件，将事件与当前的电池消耗同步匹配，实现优化最新物联网设备的电池寿命。在该解决方案中，X8712A-DPA直流电源分析仪能够测量进出被测器件(DUT)的直流电压和电流；X8712A-SMU是一款电池仿真器，专为功率高达20W的物联网设备供电，并使用专利的无缝电流测距技术测量从nA到A的电流消耗；KS833A1A基于事件的功率分析软件可帮助用户分析X8712A-DPA直流功率分析仪和X8712A-SMU采集的数据，以dB为单位可视化显示物联网设备的RF信号，或在直流电压测量中提供非RF信号并将该信号映射到单个图形中作为当前测量值，实现的功能包括：

· RF或DC信号与单个功耗显示之间的自动关联；

· 单次波形捕获；

· 事件的后期数据分析；

· 当前能耗百分比；

· 占用时间百分比；

· 电池寿命估算；

· 每个通道的触发功能；

· 按区域/细分进行深入的电流分析；

· CCDF统计分析；

· 保存并调用包含原始数据和仪器设置

· 以.csv格式导出原始数据和测量结果以进行后期分析；

图2 X8712A解决方案关于物联网设备功耗测试的原理连接图

X8712A解决方案通过便捷快速的基于事件的功耗分析检测产品设计的缺陷，自动将设备的关键RF或DC事件与能耗的功率相关联，确定子系统或事件的功耗级别。借助此功能可以识别消耗电流的最新事件或子系统，并相应地对其进行优化以满足电池寿命要求。凭借从nA到A的宽动态范围电流测量和高达20μs的快速采样速率，能够准确捕获设备的动态电流消耗。在进行深入的电流分析时，KS833A1A提供后期测量分析，用户通过对RF或DC事件分析感兴趣的特定子系统的电流消耗可以调整上限和/或下限触发阈值电平，以便在获得的波形显示中根据信号电平分离事件，用户可将具有不同当前级别的事件隔离到时间段，立即计算该段的占用时间和当前消耗的百分比，这有助于执行后期分析并针对特定事件或子系统优化功耗设计。

图3 X8712A解决方案基于事件功率分析软件的关键特性示意图

当进行互补累积分布函数（CCDF）统计分析时，KS833A1A基于事件的功率分析软件提供所选区域的CCDF配置文件，以帮助用户分析分布配置文件，此功能提供了一种显示长期动态随机电流消耗的实用方法，也是量化设计变更（硬件，固件或软件）对设备中当前流量的影响的有效方法。由于CCDF配置文件在设备的每个活动上具有相同的行为，使用不同的测试仪器来检查设备性能也可在生产测试中利用这些配置文件。

图4 基于五个完整操作周期和0.2 Ah电池容量预测的电池寿命

在测量子系统级别的功耗时，KS833A1A基于事件的功率分析软件以百分比形式计算RF或DC事件的占用时间和当前消耗，并以表格和图表格式显示功耗信息。对于同质信号,这有助于您在很短的时间内估算电池寿命，通过指定电池容量和感兴趣的区域（使用区域标签选择特定图表），KS833A1A将显示估计的电池寿命，为用户提供电池电量下降的测量值，并帮助您优化设备的电池寿命，为了有效地了解特定RF或DC事件何时发生，X8712A为每个通道提供触发功能，以便您能够捕获和分析该事件以及消耗的电流。X8712A还可以在各种操作模式下实现无线信号DUT监控，以预测实际操作中的电池寿命，适用于无线电格式低于3 GHz的设备，通过这种方式用户能模拟在最坏工作情况（如温度，湿度等）下以准确评估DUT电池的预期寿命。

图5 X8712A解决方案使用触发器功能捕获特定的感兴趣事件

X8712A物联网设备功耗分析解决方案的特点及优势：

· 集成了硬件和软件的解决方案；

· RF或DC信号与单个功耗显示之间的自动关联；

· 按区域/分段进行深入的电流分析；

· 基于事件的功耗分析检测产品设计的缺陷；

· 当前能耗百分比；

· 占用时间百分比；

· 电池寿命估算；

· 以.csv格式导出原始数据和测量结果以进行后期分析；

· 测量子系统级别的功耗；

X8712A物联网设备功耗分析解决方案的典型应用：

· 物联网设备电池寿命优化

· 射频仪器电池寿命优化

· 无线组件电池寿命优化

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Keysight（是德科技）测试仪器分销产品选型指南（英文）

目录- BenchVue Control and Analysis Software RF Bench and Handheld Instruments Handheld Spectrum Analyzers FieldFox Handheld Analyzers Spectrum Analyzers, Signal Analyzer Audio Analyzer and Signal Generator Power Sensors and Power Meters RF and Microwave Test Accessories Vector Network Analyzers and ECal Modules Essential Bench Oscilloscopes, Applications, and Probes Digital Multimeters Function/Arbitrary Waveform Generators Data Acquisition/Switch Units USB Products and Connectivity Frequency Counters/Timers Power Supplies Bench Power Supplies System Power Supplies Precision Power Supplies System Power Supplies(continued) DC Power Analyzer, SMUs, and DC Electronic Loads AC Power Sources LCR Meters Handheld Instruments

型号- U8480,B2911A,U1272A,N8926A,34460A,N7040A,U8000,N9340B,53140,N5742A,N5766A,34905A,N9918A,N6735B,N8480,N5743A,N5767A,N1914A,3024T,3012T,U1273A,34904A,N6746B,N6734B,U3800,U1282A,N8948A,34470A,N7042A,N1913A,N5744A,N5768A,34903A,N8924A,N9916A,N9928A,34939A,N6701C,N8949A,U1271A,N8925A,N8937A,N7041A,N1912A,N9000B,N5745A,N5769A,N2819A,3022T,3034T,N6700C,34902A,N9917A,34938A,N6736B,U1600,8491A,DSOX1102G,DSOX1102A,N9320B,P-SERIES,33509B,N7020A,N1911A,N9344C,N5746A,N3302A,N2818A,34901A,34937A,U1701B,82357B,U1273AX,U2802A,N5181B,N2142A,U1281A,B2902A,4024A,N5747A,N3303A,8490G,N2805A,3032T,N6702C,U1700,N6705C,N8928A,N9342C,33519B,B2901A,N3304A,N5748A,34947A,N2804A,N8929A,N5171B,N9343C,N2140A,X-SERIES,B2912A,N3305A,U8903B,N5749A,4022A,34934A,4034A,34946A,8480D,3054T,U2702A,N3306A,U1733C,U1210,U2300,N5700,34945A,3458A,TU1453A,U2701A,B2962A,1146B,N3307A,1147B,N7026A,33600A,33612A,B2961A,N9322C,N9310A,U1731C,2002A,53200,2014A,3104T,U1610A,U2723A,33611A,2004A,U1732C,J7205A,34942A,U3606B,53210A,J7205B,U2722A,N1810UL,33622A,3102T,34941A,N8760A,2012A,2024A,U2500,U1620A,33512B,33500B,33621A,N1810TL,3004A,N6700,N6705,N8761A,N2821A,33511B,N3300,4104A,2022A,N2820A,U2600,33510B,33522B,3014T,N2843A,E36100B,33521B,N9962A,87106D,AC6804B,E4982A,DAQM905A,34950A-34959A,N6750,N9950A,N8740A,E36103B,U2020,EDUX1002A,N9951A,33520B,N7007A,83050A,N2962A,53131A,P9243A,E4981A,U2741A,34972A,E36102B,J7211B,J7211A,J7211C,E36320A,N8741A,AC6802B,DAQM903A,U1270,N9960A,E36311A,N8762A,E36105B,N6781A,U2000,E3641A,EDUX1002G,N2863B,AC6803B,DAQM904A,N8900,U1280,84904L,U2751A,34970A,N9961A,B2900,E36104B,E3640A,AC6800B,N2862B,6002A,E3600,E-SERIES,E36313A,DAQM900A,U1250,U5850,N8756A,N8732A,N8950A,AC6801B,10070D,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,E36106B,53220A,N8757A,87222D,N8733A,N8951A,87222E,N9952A,87104D,P9242A,E4980A,6004A,53132A,N6785A,N6773A,U1452A,B2980A,N6761A,N8754A,N8742A,P9241A,N2871A,53230A,N8700,N4985A-S50,U1240,N6784A,E4981A-001,E4981A-002,N8755A,U1453A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,87405B,N2894A,N5770A,8495B,87405C,34420A,E3647A,10833F,34921A-25A,10833G,10833A,10833B,4154A,10833C,10833D,N6775A,U1450A,N8736A,N6763A,U1232A,N8954A,N6751A,N8930A,N7550,N9923A,N2796A,N9935A,N2893A,N5771A,E36100,E3646A,6811C,N4985A-S30,4032A,N8737A,N6786A,N6774A,N8943A,N6762A,E5063A,10834A,N8955A,U1451A,8494G,N8931A,E3634A,U1233A,3052T,N2783B,P9371A,N2795A,N5772A,6813C,E3649A,6800C,6812C,N6753A,N8758A,U1460A,N6741B,U1242C,N8734A,U1242B,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,P9370A,N2891A,N2782B,EPM SERIES,53181A,N5761A,34931A-33A,34465A,E3648A,4054A,N8759A,N6764A,U1231A,U1461A,N6752A,E9320,83020A,N8735A,N8941A,N6776A,N2793A,DAQ970A,N2890A,L2060,N2781B,U1240C,N9914A,82350C,N5750A,N5762A,U2063,E5810B,N8934A,N6743B,N9926A,P1912A,N8946A,N6731B,N9938A,U1252B,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,N2792A,N2780B,U1241C,N5763A,E4980AL,N5751A,E36300,E9300,N8923A,N9915A,N8935A,N6742B,N9927A,E3630A,U1241B,4052A,U1253B,E3642A,N6766A,34908A,N6754A,N2791A,N9912A,N8738A,N9936A,U1190,U2040,N5752A,N5764A,34450A,DAQM907A,N8932A,N8944A,34907A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,L2050,N2790A,U1251B,N8739A,N9913A,N9925A,N5741A,DAQM908A,N5765A,34461A,U2053,N8945A,N6732B,N9937A,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,E3644A,N6744B

选型指南 - KEYSIGHT - November 2018 PDF 英文下载

电池保护应用AccuBattery宣称只将手机电池最多充至80%能有效延长电池寿命是否有科学依据？

电池寿命会影响基于物联网的基础设施的成本和可靠性，包括 5G、物联网互联工厂、物联网安全、智能农业和互联医疗系统等。电池寿命也可能是消费电子物联网设备的一个关键购买因素。由于这些因素，设计人员必须了解功耗模式以及设备是否满足电池寿命要求。

技术探讨发布时间 : 2024-06-17

【经验】使用是德科技直流电源分析仪-N6705C进行功耗测试的方法

是德科技的N6705C直流电源分析仪是一款高性能直流电源分析仪，搭配N6781A高精密模块，可以进行动态低功耗测试，节省测试时间，显著提高您的测试效率。

设计经验发布时间 : 2023-07-19

N6705直流电源分析仪用户指南

型号- N6705B,N6705B/056/AB2/S,N6705C,N6705B(DST),N6705U-056,N6700,N6705U,N6705B/056/S,N6705B/(DST),N6705B-056,N6705B/056,N6705B/S,N6705B/056/R-51B-001-5Z/S,N6705B/056/DST,N6705B/DEMO

用户指南 - KEYSIGHT - 第9版 - 2014年11月01日 PDF 中文下载

如何延长电池的使用寿命？

电源容量、电池使用寿命和电池尺寸是三个重要考量因素。后期发现的微妙问题或瞬变问题可能在现实应用中造成严重的后果。因电池电量导致的射频问题，其后果包括不符合法规要求、用户体验差以及在与同类产品的竞争中落败。KEYSIGHT分享优化电池消耗的五个技巧。

技术探讨发布时间 : 2024-05-31

Keysight（是德科技） N6705B直流电源分析仪数据手册

型号- N6762A/S,N6705B/(DST),N6752A/S,N6743B,N6775A,N6731B,N6763A,N6751A,N6735B,N6755A,N6784A/DST,N6705B(DST),N6700B-FLR,N6700,N6761A/S,N6776A/S,N6705B/056,N6782A,N6705B/S,N6786A,N6742B,N6774A,N6766A/DST,N6762A,N6702A,N6746B,N6702B,N6734B,N6766A,N6754A,N6764A/S,N6705B,N6705B/056/AB2/S,N6705B/056/S,N6781A,N6700B/S,N6705B/056/DST,N6753A,N6785A,N6741B,N6773A,N6761A,N6701A,N6745B,N6777A,N6701B,N6733B,N6765A,N6700B-0L1,N6784A/S,N6705B-056,N6705B/056/R-51B-001-5Z/S,N6732B,N6764A,N6752A,N6784A,N6705B/DEMO,N6736B,N6756A,N6744B,N6776A,N6700B

数据手册 - KEYSIGHT - 2007年05月01日 PDF 中文下载

【测试测量仪器合辑】直流电源分析仪、台式直流电源、数字万用表、手持频谱仪

还有更多资讯文章和选型资料等你哟~

专题合辑发布时间 : 2017-07-10

KEYSIGHT(是德)示波器/分析仪/发生器/仪表/电源选型指南

描述- The advanced performance, intuitive usability, and versatile functionality of the Keysight InfiniiVision 4000G X-Series oscilloscopes enable you to capture elusive glitches and anomalies that are not possible with other oscilloscopes.

型号- 33521B,B2911B,SR101EDUA,3000G X,PZ2120A,P9377B,PZ2100,34460A,P937XA,DAQM905A,N9324C,1000X,6000 X,3458A,N9918A,EL34143A,33600A SERIES,E36155A,INFINIIUM EXR-SERIES,BV9210B,DAQ973A,EDUX1052A,N9935C,B2962B,PZ2121A,P93XXB,DAQ73A,EL30000 SERIES,E5063A,E36154A,3000X,P9371B,P9371A,33600A,PZ2130A,B2961B,33612A,34470A,DAQM903A,B2960B SERIES,N9322C,N9960A,E36311A,6000X,E36731A,PZ2100 SERIES,E36731ABV,P9370A,P9382B,3000G X-SERIES,P9370B,PZ2131A,33611A,B2960B,33500B SERIES,DAQM904A,N9323C,34465A,B2901BL,DAQ,2000 X,EL34243A,DAQ970A,E36150 SERIES,P9373B,E36150,E36300 SERIES,33622A,EDU33211A,P9373A,33509B,2000X,DAQM909A,1000 X,E36313A,1000 X-SERIES,DAQM900A,E36232A,33512B,P9372A,P9384B,33621A,P9372B,33500B,N5181B,4000G X,N9915C,N9321C,DAQM902A,N6700,E36200 SERIES,B2902B,E36300,4000X,2000 X-SERIES,E36312A,DAQM901A,E36231A,6000 X-SERIES,N9952A,N6705C,B2901B,33511B,N5166B,N9912C,BV9211B,P9375B,B2900B SERIES,PZ2110A,P9375A,33519B,EDU36311A,DAQM907A,EL30000,E36234A,B2910BL,35520B,4000G X-SERIES,33510B,B2900B,B2912B,33522B,EDU33212A,P9374A,N5171B,P9374B,INFINIIUM EXR,EDU34450A,X-SERIES,DAQM908A,E36200,34461A,E36233A

选型指南 - KEYSIGHT - February 16, 2024 PDF 英文下载

N6705C DC Power Analyzer Quick Start Tutorial

型号- N6705C

用户指南 - KEYSIGHT - Edition 1 - October 2016 PDF 英文下载

Keysight（是德科技）基础测量仪器选型指南

描述- The Keysight PZ2100 high-channel density precision source measure unit (SMU) solution offers 20 SMU channels within a 1U full-width rack space — five times better than SMUs of equivalent form factor on the market.

型号- 33521B,B2911B,PZ2120A,PZ2100,P9377B,34460A,DAQM905A,N9324C,1000X,3458A,N9918A,EL34143A,33600A SERIES,BV0003B,E36155A,BV9210B,DAQ973A,B2962B,N9935A,PZ2121A,P9243A,P93XXB,P937XA,P937XB,34972A,EL30000 SERIES,E5063A,E36154A,3000X,P9371B,P9371A,33600A,PZ2130A,B2961B,33612A,34470A,DAQM903A,B2960B SERIES,N9322C,N9960A,E36311A,6000X,E36731A,PZ2100 SERIES,N6701C,P9370A,P9382B,3000G X-SERIES,P9370B,PZ2131A,B2960B,33611A,33500B SERIES,PW9251A,DAQM904A,N6700 SERIES,34970A,N9323C,34465A,B2901BL,EXR-SERIES,E36150ADVU,N6700C,EL34243A,E36150 SERIES,DAQ970A,E36150,P9373B,BV9201B,E36300 SERIES,33622A,P9373A,P397XA,33509B,2000X,DAQM909A,E36313A,1000 X-SERIES,DAQM900A,E36232A,33512B,P9372A,P9384B,33500B,33621A,P9372B,N5181B,A-SERIES,N9321C,DAQM902A,N6700,E36200 SERIES,N755XA,B2902B,E36300,2000 X-SERIES,4000X,E36312A,DAQM901A,4000 X-SERIES,ENA,E36231A,N6702C,6000 X-SERIES,N9952A,B2901B,33511B,N5166B,N6705C,BV9211B,P9375B,P9242A,B2900B SERIES,PZ2110A,P9375A,33519B,DAQM907A,EL30000,E36234A,B2910BL,35520B,33510B,B2900B,B2912B,33522B,BV9200B,P9374A,N5171B,P9374B,P9241A,N9913A,P938XB,N9925A,X-SERIES,N1500A,DAQM908A,E36200,34461A,E36233A,ENA SERIES

选型指南 - KEYSIGHT - July 18, 2023 PDF 英文下载

是德科技提供独特的动态电流的长时间记录技术——智能产品低功耗分析的关键

是德科技的N6705C 直流电源分析仪中的N6781A 源表模块，采用了独特的长时间数据记录功能(Data Logging)。这个技术，在启动电流无缝量程测试时，保持最高200KSa/s采样速率，并按照设定的采样周期（Sample period），对采样周期内的采样点进行实时运算处理，提取出最大值、最小值和平均值，再将处理后的数据绘制成趋势图输出。

厂牌及品类发布时间 : 2024-02-22