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Ottobre 2016
Automazione e Strumentazione
TEST&MEASUREMENT
approfondimenti
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durante la sequenza di sleep viene determinata
all’interno di un gate (area grigia), ed è di 1,8
mA. Durante la sequenza di paging, viene cattu-
rata una corrente sensibilmente più alta di circa
100 mA, perché il modulo si attiva rapidamente
ed invia un impulso alla linea ‘clear to send’
(CTS) attraverso l’interfaccia di comunicazione.
Il canale 1 (giallo) mostra come il modulo radio
rimanga inattivo durante la sequenza di sleep e
non trasmetta nessun segnale.
La
υ
figura 3
mostra l’attivazione da moda-
lità sleep. L’assorbimento minimo di corrente
aumenta a 8 mA. Questo ha un notevole impatto
sulla durata della batteria. Per acquisire la durata
esatta per cui il programma effettua il passaggio
di stato, un trigger di protocollo viene applicato
al segnale da trasmettere (Tx) all’interfaccia di
comunicazione. Il data item 0Dh corrisponde
all’istante in cui il modulo termina la modalità
sleep. Nella figura, il segnale Tx ed il segnale
logico MSO (D0: Tx) sono visibili, insieme al
segnale UART decodificato (anche ingrandito
per una migliore visibilità).
Le transizioni dinamiche come quelle qui illu-
strate, dalla modalità sleep con correnti molto
basse di 1-2 mA ad una operativa con correnti
maggiori di 1 A, sono punti di misura critici. In
questo caso, ha senso osservare nel dettaglio l’as-
sorbimento di corrente con un appropriato grado
di risoluzione. Con il R&S RTO2000, l’utente
può passare in queste situazioni alla modalità
‘alta definizione’ a 16 bit. Filtri passa-basso con-
figurabili che vengono applicati al segnale dopo il
convertitore A\D rendono possibile questa risolu-
zione estremamente alta. Con questa modalità si
ottiene che anche dettagli all’interno del segnale
delle dimensioni del mA possono essere analiz-
zati all’interno di un vasto intervallo di misura
verticale. L’oscilloscopio è persino capace di atti-
vare un trigger in questa situazione se necessario.
Tensioni e correnti in modalità
trasmissione
Le forme d’onda di tensione e corrente possono
essere analizzate durante le attività radio per
scovare ulteriori sorgenti di interferenza e modi
di ridurre il consumo di potenza. Per esempio,
quanto alto è l’assorbimento di corrente durante
l’inizalizzazione di chiamate o durante la trasmis-
sione di dati SMS? Il calo di tensione durante il
passaggio di alta corrente nelle sequenze di tra-
smissione è oltremodo critico. Per fare un esem-
pio, la caduta al di sotto del limite inferiore di ten-
sione può far sì che il modulo per l’IoT si spenga
automaticamente.
La progettazione del sistema di alimentazione
è un compito probante che inficia svariate fun-
zionalità. Alimentatori DC-DC a switch o rego-
latori di tensione ‘low-drop-out’ (LDOs) gene-
rano la tensione adeguata per i vari blocchi fun-
zionali a partire dalla tensione di alimentazione
centrale. Il modulo per l’IoT di Gemalto ha
un
gestore di potenza integrato
, in combina-
zione con LDOs e DC-DC downconverter, per
garantire una tensione di alimentazione stabile
per il modulo GSM e la SIM card. Il gestore di
potenza gestisce anche le operazioni di accen-
sione\spegnimento all’interno del modulo.
Tra i parametri che sono critici per un
funzionamento ottimale del modulo
per l’IoT vi sono il massimo assorbi-
mento di corrente durante la trasmis-
sione di impulsi e la capacità di man-
tenere una tensione minima nonostante
cali, oscillazioni e picchi di tensione
(
υ
figura 4
). La qualità del segnale
radio è anche fortemente influenzata
dalle caratteristiche del rumore e dalle
interferenze spettrali all’interno dell’a-
limentazione.
Il modulo di Gemalto monitora la ten-
sione attraverso un convertitore A/D
integrato. L’architettura può discri-
minare valori di tensione fino ad un
intervallo minimo di 0,5 s. Ciò è suf-
ficiente per l’operatività ma non per il
debugging e l’ottimizzazione dell’ali-
mentazione durante il commissioning
dell’applicazione per l’IoT.
Figura 4 - Caratterizzazione di tensione e corrente durante un impulso di trasmissione GSM
(fonte: Rohde & Schwarz)