降低能耗和優化功率管理功能是物聯網(IoT)開發人員關注的主要問題，但他們面臨的挑戰可能會形態各異。在可穿戴設備中，設計目標可能是把電池續航時間從幾天延長到幾周。對位置接觸困難的傳感器節點來說，目標則可能是把電池續航時間延長到幾十年。

不管最終設計目標是什么，測試測量在確定設計修改或元器件選型是延長電池續航時間還是相反的過程中發揮著關鍵作用。盡管物聯網設備使用的元器件正在穩步改進，其能夠使用非常低的功率運行，但準確描述每個元件的能耗以及系統級的整體運行狀況，對有效地利用可用能源仍具有至關重要的意義。

典型的物聯網設備至少有一個傳感器、一個處理器和一個無線電芯片，無線電芯片在不同的狀態下工作，在幾十納秒中消耗從幾百納安到幾百毫安的電流(圖1)。表征低功耗設備不是一件小事，它可以保證設備一直位于約定的功率預算內。我們面臨的挑戰包括：準確地捕獲很寬的電流動態范圍，在測量期間捕獲復雜快速的發送模式電流波形，以及確保為被測器件提供穩定準確的功率等。

圖1 無線電芯片不同工作狀態下電流狀況

Microprocessor, Microcontroller (34 uW): 微處理器、微控制器(34 uW)

Antenna: 天線

Sensor (14 uW): 傳感器(14 uW)

Power management (20uW): 功率管理(20uW)

Radio (12 uW): 無線電(12 uW)

Power budget: 80 uW: 功率預算：80 uW

Power source: 電源

Battery life: 6 months: 電源續航時間：6個月

1寬電流范圍

對物聯網應用，設備必須能夠在不同的工作狀態下高效運行，從深度睡眠到輕度使用，再到多任務處理以及密集處理。根據與不同的工作狀態有關的模式數量，耗電量會立即從幾百納安躍升到幾百毫安。

傳統儀器可能會滿足低端需求(如皮安表)或高端需求(如電流探頭)，但其一般不能涵蓋整個電流范圍。重新配置儀器設置，甚至測試設置不僅容易出錯，而且在實踐中并不可行。

對大多數物聯網應用來說，處理這么寬的動態范圍，最好的方法是使用數字萬用表(DMM)的自動量程功能。在理想情況下，最好能使用單一的配置設置，捕獲很寬的電壓和電流動態測量范圍 (圖2)。

圖2 使用數字萬用表單一配置捕獲電壓及電流動態測量范圍

2深度睡眠電流

在許多物聯網應用中，設備或傳感器節點可能會在峰值活動周期之間有幾個小時、幾天，甚至幾周保持空閑。視具體使用模式，降低睡眠模式功耗可以顯著延長電池的整體使用壽命。