Hallo, ich habe ein eigenes PCB erstellt, auf dem ich meinen microcontroller CC2652R1 von TI laufen lassen kann. Die Anwedung beinhaltet das auslesen eines Sensors und das versenden der Daten über Bluetooth 4.0. Ich habe den Stromverbrauch auf dem development board mit einem intergrieten tool genannt EnergyTrace gemessen. Den Verbrauch meines eigenen PCB boards mit der selben anwendung habe ich über einen Wiederstand gemessen, dessen Spannungsabfall durch einen Verstärker mit dem Faktor 2000 verstärkt wurde. Die Spannung habe ich mit einen Oszilloskop gemessen welches eine Abtastrate con 2.4GSa/s hat. Die Messergebnisse beider Messungen weichen besonders in den hohen peaks ab. EnergyTrace misst ein maximalen peak von 11.40mA. Mit den Oszilloskpe erreich der höchste peak nur 9.73mA. Die baseline der beiden Messungen sind sehr gleich. Woher könnte dieser unterschied kommen? Kann es an meinem PCB liegen? Es beinhaltet auch eine PCB Antenne mit einer Zuleitung die etwas länger ist als auf dem development board. Welche weiteren Aspekte könnten zu niedrigern peaks geführt haben? Über ein paar Anregungen, wäre ich sehr dankbar.
größere Kondensatoren auf der PCB. Eigentlich ist das Integral unter der Kurve genauso interessant. Es könnte ja sein, dass der Peek nicht so groß ist, dafür aber breiter. Somit bleibt die Energiemenge diesselbe.
tja schrieb: > größere Kondensatoren auf der PCB. Exakt. Wenn du die Kapazität an der Versorgung auf deiner Platine verkleinerst, also kleinere oder keine Kondensatoren, dann wird die Zeitauflösung besser. Im Idealfall kann man dann sogar sehen welche Leistung bei jedem Befehl benötigt wird. Und damit kann man dann auch erraten was die Befehle machen ohne sie zu kennen, https://en.wikipedia.org/wiki/Power_analysis . Wenn du aber die Kapazität erhöhst, also größere Kondensatoren auf deiner Platine, dann werden die Spitzen weggefiltert. Du siehst dann am Ende nur einen Durchschnittsstrom. Wenn du also die Durchschnittsleistung messen willst, dann wäre das der Weg.
Hallo, danke für eure Antworten. Die Kondensatoren sind vom Wert her die selben, wie auf dem development board. Der einzige Unterschied ist die Baugröße. Somit kann die größe der Kondensatoren, doch nicht ausschlaggebend für für den Unterschied der Messungen sein, oder? Könnte es an dem Verstärker liegen? Oder am Layout den PCB?
VV V. schrieb: > Die Kondensatoren sind vom Wert her die > selben, wie auf dem development board. Bestehen sie auch aus der selben Keramik und haben die selbe Nennspannung?
Das müsste ich jetzt für jeden einzelnen nachschauen. Was würden unterschiede in der Nannspannung oder der Keramik ausmachen?
VV V. schrieb: > Was würden > unterschiede in der Nannspannung oder der Keramik ausmachen? Eigentlich nicht viel. ESR wäre ggf. ein Thema. Aber so groß sind die Unterschiede doch gar nicht. Du hast zwar ein schnelles Skope, aber welche Bandbreite hat denn dein Messverstärker noch bei einer Verstärkung von 2000? Eine Beschränkung darin dürfte wesentlich mehr Unterschied machen als die (Keramik-)Ausführung der Kondensatoren ... Wie unterscheidet sich dein Messaufbau von dem des Development Boards? Welche zeitliche Dauer haben die Peaks?
VV V. schrieb: > Das müsste ich jetzt für jeden einzelnen nachschauen. Was würden > unterschiede in der Nannspannung oder der Keramik ausmachen? Das ändert bei MLCCs die Kapazität - von Fertigungs-/Chargentoleranzen mal ganz abgesehen.
HildeK schrieb: > Eine Beschränkung darin dürfte > wesentlich mehr Unterschied machen als die (Keramik-)Ausführung der > Kondensatoren ... Der Messverstärker ist möglicherweise bei beiden Messungen der selbe ...
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HildeK schrieb: > Welche zeitliche Dauer haben die Peaks? Sie unterscheiden sich minimal. ungefähr 0.2 ms. Der Sceenshot zeigt links die Aufnahmen mit dem EnergyTrace tool, rechts mit dem Oszilloskop.
VV schrieb: > Der Sceenshot zeigt links die Aufnahmen mit dem EnergyTrace tool, rechts > mit dem Oszilloskop. Und warum wunderst du dich da über unterschiedliche Peakhöhen? Die Messkette bei der Messung mit dem Oszilloskop hat eine erheblich geringere Bandbreite, d.h. kurze Peaks werden flach gebügelt.
Wolfgang schrieb: > Und warum wunderst du dich da über unterschiedliche Peakhöhen? > Die Messkette bei der Messung mit dem Oszilloskop hat eine erheblich > geringere Bandbreite, d.h. kurze Peaks werden flach gebügelt. Ich kenne mich da leider nicht aus und wollte aber eine Erklärung für die Graphen finden. Deswegen frage ich hier ja nach um solche Sachen solche Aspekte zu erfahren. Könntest du es mir ausführlich erklären? Das wäre sehr hilfreich. Somit heißt es, dass es dort wahscheinlich höhe peaks gibt, die nur nicht aufgenommen wurden? Oder was meinst du mit glattbügeln? Somit kann ich nicht mit Sicherheit sagen, dass diese Peaks in wirklichkeit geringer sind? Vielen Dank.
An den fallenden Flanken siehst du sehr gut, dass bei den Oszi-Messungen ein Ladungsspeicher im Spiel ist, der zu einem exponentiellen Abfall führt. Die kleinen Peaks sehen darum beim Oszi auch wie Haifischzähne aus, während beim mit EnergyTrace gemessenen Strom die Flanken so steil sind, dass im Rauschen kaum eine Exponentialfunktion erkennbar ist. p.s.Du könntest mal deine Zeitachse in den Graphen überarbeiten. ;-) VV schrieb: > Capture_Current_Consumption.JPG
Aber würde es heißen, dass es höhere peaks geben könnte, die durch den Speicher abgepuffert werden? Was hat das mit der Bandbreite zu tun? Also entspricht die Messung mit dem Oszi nicht dem, was mich wirklich erwartet? Wolfgang schrieb: > p.s.Du könntest mal deine Zeitachse in den Graphen überarbeiten. Ich hab den Plot gerade nur sehr schnell erstellt um ihn hier hochzuladen. Nächstes mal bekommst du einen besseren Plot.
Wolfgang schrieb: > Der Messverstärker ist möglicherweise bei beiden Messungen der selbe ... Ist das so? VV V., da bräuchte man eine Antwort ... Die Screenshots zeigen nämlich was anderes! VV V. schrieb: > Somit heißt es, dass es dort wahscheinlich höhe peaks gibt, die nur > nicht aufgenommen wurden? Oder was meinst du mit glattbügeln? Genau. Warum kann man erst sagen, wenn man beide Messschaltung kennt. > Somit kann ich nicht mit Sicherheit sagen, dass diese Peaks in > wirklichkeit geringer sind? Nein, kannst du nicht. Warum sind die Peaks so interessant für dich?
VV schrieb: > Was hat das mit der Bandbreite zu tun? Im linken Screenshot sieht man, dass da viele, schnelle Spitzen sind. Zu geringe Bandbreite = Tiefpassverhalten mitteln die schnellen Spitzen aus, so dass die feinen (=schnellen) Peaks fehlen. Damit werden die glattgebügelt, aber auch die schnellen tiefen Einschnitte werden glattgebügelt. Die Messeinrichtung kann diesen schnelleren Änderungen nicht folgen. Ist quasi wie Stoßdämpfer und Federung im Auto auf einer Holperstrecke. Deshalb versuch ich ja dich zu überreden, dass du die beiden Messschaltungen bekannt gibst. Wenn du das Integral über beide Kurven berechnen würdest, dann wäre das Ergebnis vermutlich relativ gleich.
VV schrieb: > Nächstes mal bekommst du einen besseren Plot. Die Achsenteilung mit 6 Strichen für 5 Millisekunden ist schon extrem gewöhnungsbedürftig. VV schrieb: > Aber würde es heißen, dass es höhere peaks geben könnte, die durch den > Speicher abgepuffert werden? Ja > Was hat das mit der Bandbreite zu tun? Im Wikipediaartikel zum RC-Tiefpass ist unter anderem die Lade- und Entladefunktion dargestellt. Die Zeitkonstante hängt direkt mit der Grenzfrequenz (hier = Bandbreite) zusammen. Grenzfrequenz f_g = 1 / (2 Pi R C) Sprungantwort U(t) = U_0 exp( -t / (R C)) https://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied
HildeK schrieb: > VV V. schrieb: >> Was würden >> unterschiede in der Nannspannung oder der Keramik ausmachen? > > Eigentlich nicht viel. Mmmh. Je nach dem, wie weit die Nennspannung ausgereizt wird, sinkt die Kapazität bei manchen MLCCs Typen erheblich ab, z.B. bei Betrieb mit halber Nennspannung auf 30% für Y5V oder auf gut 50% für X7R. https://www.niccomp.com/resource/files/ceramic/VoltageCoefficientofCapacitors-032012-R1.pdf
HildeK schrieb: > Wolfgang schrieb: >> Der Messverstärker ist möglicherweise bei beiden Messungen der selbe ... Nein, bei dem EnergyTrace setup, habe ich keinen Verstärker zugeschalten. Der Wiederstand mit dem Verstärker wurde bei der Oszi-Messung zwischen der Spannungsquelle und den Versorgungspin des Microcontrollers eingefügt. Reicht das an infos zum Schaltreis? Er ist ja ansich sehr simple. HildeK schrieb: > Warum sind die Peaks so interessant für dich? Ich dachte dass die Peaks aussagekräftig wären. Interessant ist für mich hauptsächlich der Durchschnittsverbrauch. HildeK schrieb: > Wenn du das Integral über beide Kurven berechnen würdest, dann wäre das > Ergebnis vermutlich relativ gleich. Das werde ich mal ausprobieren :)
VV V. schrieb: > Der Wiederstand mit dem Verstärker wurde bei der Oszi-Messung zwischen > der Spannungsquelle und den Versorgungspin des Microcontrollers > eingefügt. Und wo sitzt der Abblockkondensator für den Versorgungspin des µC? Von der Spannungsquelle aus gesehen vor oder hinter dem Shunt?
Ein Unterschied von nur 17% ist doch hervorragend. Ein MC ist eben kein Präzisionswiderstand. Abweichungen zwischen den Chargen sind völlig normal. Die Bauteile der Meßschaltungen werden auch Toleranzen haben und die Schaltungen unterschiedliche Temperaturen. Auch haben die Zacken auf den beiden Bildern eine andere Periodendauer, d.h. da laufen 2 verschiedene Programme drauf.
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