【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

时间： 2023-07-19 来源：KEYSIGHT知乎

低功耗电流测试

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。

N6705C是KEYSIGHT（是德科技，原安捷伦）推出的直流电源分析仪。这台仪器可让用户挑选不同的功能模块进行组合，最多可将电源、数字万用表、示波器、任意波形发生器、数据记录的特性融为一体，低功耗电流测量仅仅只是其中的功能之一。N6705C电流测量精度为8nA，这样的分辨率虽然比不上前文提到的KSC-4000A，但N6705C在测量过程中可做到无缝切换，因此对于骤变的电流波动可进行精准捕捉。

N6781A高精密模块电流精度达±10nA，具备无缝量程技术，可以3A档位量程下保证精度达±10nA，等效分辨率高达28bit，采样率达200KHz。这样的技术指标可以保证采集到物联网，手机等电池供电设备的电流消耗波形，精准测试电池用电设备的功耗。

我们开启N6705C（含N6781A模块）直流电源分析仪，测试界面如下图，只有基本电流和电压SET，我们怎么快速的上手使用这个仪器采集到功耗电流波形呢？

我们要按下Properties按钮设置Meter属性，需要把电流量程设置为Auto，这样屏幕显示的电流误差才会小于10nA，新仪器出厂甚至小于1nA误差，同时设定一个供电电压值。

把被测试产品使用香蕉头连接线接到电源分析仪N6705C上，如果电流很小，可以使用2线接法，如果电流较大，可以使用四线接法。

这时我们就完成了供电的基本设置，怎么样快速采集到电流波形呢？我们按下Data Logger按钮，N6705C电源分析仪就会切换到数据记录界面。仪器默认是勾选了第一个电压波形采集，我们需要测试电流波形和功耗，可以取消电压波形勾选，勾选Current电流波形曲线。在Data log Rangs选项中，设定电流Current的量程为Auto，才能保证电流采样精度。Data Logger菜单里还有设置采集时间长度设定，可以设定xx时xx分xx秒，最后我们还需要设定采样间隔时间Sample Period，长时间数据记录模式下最小可以设定50KHz，也就是0.02ms。如果需要达到200KHz采样率，需要改为示波器模式，但是采集时间就不会太长。

到此设定完毕，按下Run/Stop按钮，就能启动电流波形采集，按下Run/Stop按钮下方的旋钮，记住不是旋转旋钮，是按下，就可以进行AutoScale操作，会自动定标波形到合适的屏幕显示位置，便于观察波形。

四线测量方法

为消除电缆电阻的影响，我们必须去除流过电缆的电流所造成的电压降，而只测量与测试结构相关的电阻效应。为此可采用四线测量方法。

无需是导线还是电缆都不是完美的导体。您用于连接仪器与被测器件(DUT)的一切都存在一定的固有电阻(尽管电阻可能非常小)。重要的问题是：何时需要考虑电缆的电阻？接着的问题是：如何消除电缆电阻对测量的影响?我们在本将回答这两个问题。

每一条电缆都可看作是一个电阻器。参数测试中使用的电缆或导线的电阻通常很小(在毫欧量级)。显然，如果您所测量的测试结构的电阻比0.1Ω大几个数量级时，就可完全放心地忽略电缆电阻的影响。但在测量只有几欧姆电阻的结构时，电缆电阻引入的误差会严重影响您测量结果的准确性。

为消除电缆电阻的影响，我们必须去除流过电缆的电流所造成的电压降，而只测量与测试结构相关的电阻效应。为此可采用四线测量方法。这种技术要求在所测结构的每一个端子上有两条独立线。其中一对导线用于向DUT施加电流，另一对导线用于检测电压。这种测量方法的关键之处是把向DUT提供电流的导线与测量器件上电压降的导线分开。由于进行电压测量的sense line中没有电流流过，因此电缆电阻不会产生电压降，从而消除电缆的电阻效应。在英国著名数学家和物理学家开尔文勋爵发明这项技术后，这种技术通常被称为开尔文测量。

案例-某智能手表功耗分析全过程

智能穿戴设备功耗测量挑战

“工欲善其事，必先利其器”——如何快速、精确的测量“智能穿戴设备”在各种模式和状态下的耗电性能？要回答上述问题，就必须先了解穿戴设备功耗的测试究竟有哪些挑战？

穿戴设备在耗电上具有以下特征：

关机或休眠时，具有极低的漏电流或休眠电流——几微安（μA）甚至十几纳安（nA）

从休眠的微安（uA）到工作时的数百毫安（mA）级电流变化

占空比极低的快速电流脉冲（几百微秒μs），须捕获和测量到电流脉冲

工作状态变化多且快，须长时间连续电流变化及可视化测量

“智能穿戴设备”耗电分析的优势-使用直流电源分析仪

是德科技Keysight N6705C直流电源分析仪就是针对穿戴设备功耗测试设计，可完全解决穿戴设备耗电特性的测量：

纳安（nA）级别电流测量

创新的无缝量程切换技术，可以轻松测量大范围（3A-80nA）

高达200KHz（5μs)电流采样率，精确测量窄脉冲电流

高速采集的数据记录仪，可支持长达1000小时电流的连续监测

可视化电流测试软件，电流测试与操作同步测量和分析

下面将详细描述“某智能手表功耗测量和分析”过程，让大家清晰看到使用N6705C直流电源分析仪怎样快速、精确的测量和分析其功耗！

功耗分析过程

关机漏电流

电源设置为电池的工作电压，如4.0V，“手表”保持关机，从N6705C读取电流值即关机漏电流87.933μA。

待机功耗

按照关机漏点方式，手机开机后，等待手机进入待机休眠模式，从N6705C读取电流值167.057μA。但，从示波器模式看，待机电流为366.887μA，两者几乎相差一倍！这是因为电流表无法捕获图中的电流脉冲所致。

15分钟完成从计步器/计时器/电话接听……各状态功耗测量

如下图，启动N6705C的数据记录仪Data Logger，连续记录“手表”从关机->开机->待机->蓝牙连接->蓝牙断开等一系列动作，可视化监控器电流表现。

在测试时，可以通过添加标记Tag，分别记录各种操作并使用软件的区域放大，光标来分析各功能下消耗电流大小。

图上明显看到，在蓝牙连接断开后，“手表”长时间无法进入休眠状态，将导致无故的功耗增加。

如下图，“手表”从待机开始，依次启动计步器，计时器，气压计，高度计，蓝牙连接，手机助手软件开启，手机来电，通话，音乐播放，蓝牙退出等一些动作下，消耗电流变化。

这种可视化的测试，让开发者清晰的看到各种功能和操作下，消耗电流的变化大小及存在的问题和不足，并做出优化策略。

功耗测试配置

增强数据控制和分析功能，并使用与PC相同的控制（鼠标&键盘）以及更大的显示界面；

增强的缩放、局部放大、清晰的光标设置和光标运算（如mAh，mWh等能量累集）等功耗统计分析；

波形捕捉和回放，数据导入、导出，直接将复杂波形转换为任意波形发生器输出等；

提供CCDF统计分析，用于电流分布情况分析；

数据记录仪模式时，直接将数据存入电脑硬盘，存储数据大小直接取决于硬盘空间。

如何查看仪器的功耗？

仪器的功耗是指在单位时间中所消耗的能源的数量，单位为W。在搭建一套系统时，仪器的功耗也是工程师们比较关心的一个问题。对于是徳科技的仪器，我们如何查看功率消耗数值呢？下面将一一介绍各種硬件查询的方法。

功耗单位：用W瓦表示，也是有功功率；或VA伏安，视在功率。

一般视在功率数值大于有功功率数值。

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如何使用矢量网络分析仪？

矢量网络分析仪（VNA）用于表征射频器件和网络。除了测量基本的S参数（如S11、S21等）外，现代VNA还能进行复杂的矢量测量，包括幅度和相位响应，从而提供更全面的器件性能分析。对于高频和毫米波应用，VNA能够提供高精度测量，并支持滤波器、放大器等关键射频元件的表征。

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矢量网络分析仪 TECHNICAL OVERVIEW

描述- 是德科技提供多种矢量网络分析仪（VNA），涵盖不同频率范围、性能和功能，满足不同测量需求。资料详细介绍了PNA、ENA、PXI VNA、精简系列VNA和FieldFox系列VNA等产品的特性、应用和性能对比，包括有源器件、无源器件、通用教育、制造业和高速串行互连分析等领域的应用。此外，还介绍了VNA仿真器、相关附件和升级服务。

型号- PNA,N5241B,N5225B,P502XB 系列,N5249B,872XE,8714B,N9950A,8714C,N338XA,E5080B,E5080A,M937XA,N9918B,4194A,PXI VNA,85541B,N9951A,N1930XB,S97011B,N5242B,N5230A,8753E,P93XXB,N5230C,3577B,P937XA,8753C,P937XB,8753D,8753A,N524X,8753B,N522XA,8713C,N522XB,8713B,872XC,8510X,872XD,872XA,4395A,872XB,P502XB,P502XA,E5063A,8714ET,8714ES,PNA-L 系列,PNA 系列,N5231B,8530A,N5295AX,N5239B,N5227B,85309B,E835XA,E5070B,E5070A,N9916B,3577A,4192A,S94050B,N991XB,S96011B,N991XA,N5232B,P93XX,E836XC,N5244B,E836XB,N522X,S94051B,N9917B,PXI VNA 系列,N5221B,PNA-X,N9914B,PNA-L,N5245B,FIELDFOX 系列,8719E,8719C,8719D,E836XA,8719A,8719B,E5072A,N992XA,872XET,872XES,8712ET,N5290A,8712ES,N9915B,P500XB,P502XA 系列,N5234B,P500XA,P50XX,N5222B,N5253EX,N524XA,N524XB,M981XAS,N526BA,E5071C,E5071B,E5071A,ENA,85320B,85320A,8360B,N9952A,N5291A,N5251A,8753,N5247B,8510A,8752B,N5235B,8752C,8510C,N99XXA,S95011B,N1501A,8510B,8752A,N99XXB,8712B,8712C,N5293AX,S93011B,ENA 系列,8753 系列,E5062A,N5292A,8753ET,8753ES,N5252A,N5264B,N9913B,P938XB,8751A,N5224B,8711C,8711A,N523XA,8711B,N523XB,PNA-X 系列,M980XA,FIELDFOX,P50XXA,P50XXB,E5061B,8719ES,E5061A,8719ET,4195A

2021年10月11日 - KEYSIGHT - 商品及供应商介绍

Keysight E5081A ENA-X矢量网络分析仪，集多种测量功能，可完整验证有源器件性能

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2024-06-14 - 产品

N6705直流电源分析仪用户指南

描述- 本指南为Keysight Technologies直流电源分析仪N6705提供操作和维护指导。内容包括快速参考、安装步骤、电源和测量功能的使用、系统功能配置、高级功能介绍、规格参数、SCPI命令以及数字端口使用说明。指南旨在帮助用户快速熟悉和有效使用N6705直流电源分析仪。

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

2014年11月01日 - KEYSIGHT - 用户指南 - 第9版

E5071C矢量网络分析仪是大规模无源元器件测试的理想解决方案，具有出色的测量性能，有助于提高测试吞吐量

E5071C矢量网络分析仪是大规模无源元器件测试的理想解决方案。E5071C矢量网络分析仪具有出色的测量性能，有助于提高测试吞吐量，尤其是与E5092A多端口测试仪配合使用时，可以大幅提高生产能力。灵活的多端口设置可以显著缩短测试时间。TDR测量原理时域反射计TDR是最常用的测量传输线特征阻抗的仪器，它是利用时域反射的原理进行特性阻抗的测量。

2024-05-31 - 产品

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

2007年05月01日 - KEYSIGHT - 数据手册

E5080B ENA系列矢量网络分析仪

描述- 本资料详细介绍了Keysight E5080B ENA系列矢量网络分析仪（VNA）的配置、选项、附件和兼容外围设备。资料涵盖了测试集选项、频谱分析硬件、内部偏置T型接头、硬件选项、应用软件、校准选项和附件。此外，还提供了关于脉冲调制硬件、高稳定性时间基准、内部偏置T型接头、模拟输入和输出、设备测试I/O、应用I/O、E5092A可配置多端口测试集、电缆和适配器选项、测量附件、校准套件、波导测量、1.85 mm、2.4 mm、K型连接器（2.92 mm）、3.5 mm或SMA连接器、N型连接器和7 mm连接器的详细信息。

型号- 85133E,85133D,E5080B-172,85052B,11878A,85133F,85052C,N4690,N4421B-K67,85052D,85133H,E5080B-175,85090,85092C,N4693D,N4421AK20,E5080B-290,N7553A,E5092A-1A7,E5080B,E5080B-4N0,N6315A,E5080B-A6J,E5080B-4N2,KS8400A,85133C,85134F,N7552A,85134E,11853A,85053B,85134H,N7550,85033E-400,E5080B-442,E5080B-440,S96025A,85093C,N4694D,K11644A,85032F-100,85032F-500,N6314A,E5080B-4M2,Q11644A,E5080B-4M0,85054B,11525A,85054D,N4430,S94702A,N7555A,E5092A-20C,E5080B-1A7,E5080B-2D0,E5080B-2L0,E5080B-4P2,S96011A,E5080B-4P0,U11644A,E5092A-A6J,E5080B-460,P11644A,S96007A,85033E-300,11524A,E5080B-182,E5080B-462,N4696D,E5080B-181,11904C,11904D,11904A,11904B,N7554A,E5092A-20B,S96090A,S96010A,S96086A,11904S,85055A,E5080B-2K0,E5080B-097,85056D,E5080B-492,E5080B-096,E5080B-095,E5080B-490,E5080B-094,85032F,E5080B-098,N755XA,E5080B-093,N4697J,E5080B-092,N4697K,E5080B-091,E5080B-090,E5080B-1CP,E5080B-1CM,R11644A,N4431D,E5080B-2N0,85056A,E5080B-240,S96029A,85033E,85130D,85130C,E5092A-020,85130F,85130E,E5080B-120,85130G,S94701A,85032F-300,85033E-200,N4690D,E5080B-2M0,S96084A,85057B,N7551A,85131C,85056KE01,85131E,85131D,E5080B-2P0,85050B,85131F,85050C,85050D,85131H,N4691D,X11644A,E5080B-4D2,E5092A-1CP,E5080B-4D0,E5092A-09B,E5092A-1CN,E5092A-1CM,E5080B-4L2,85058B,E5080B-4L0,E5092A-09A,85056KE02,S96083A,85058E,85033E-500,E5080B-140,E5080B-260,N7550A,85051B,N4419AK20,Z5623A-K20,E5080B-022,E5080B-021,85032F-200,N4692D,85033E-100,85058V,E5080B-4K2,E5080B-1E5,E5080B-XXX,E5092A-08C,K281C,E5080B-4K0,S96082A

November 14, 2019 - KEYSIGHT - 用户指南