Importance de la précision dans les mesures de faible courant

Lors du développement de solutions matérielles basse consommation, il est primordial de mesurer le courant avec précision pour optimiser la durée de vie des batteries et les performances globales. Pour mettre tout cela en pratique, comparons la précision de deux dispositifs de Qoitech (Otii Ace Pro et Otii Arc Pro) à celle d'un outil de mesure standard fréquemment utilisé dans les laboratoires.

L'Otii Ace Pro offre une précision de ±(0,05 % + 25 nA), l'Otii Arc Pro offre ±(0,1 % + 50 nA) et les instruments typiques offrent généralement ±(1 % + 1 µA). La différence devient évidente en mesurant des courants de veille de l'ordre du microampère.

Supposons que vous deviez mesurer un courant de veille de 1 µA. L'utilisation des trois instruments mentionnés ci-dessus donne les résultats suivants :

• Otii Ace Pro → 1 µA ±25,5 nA (0,05 % de 1 µA équivaut à 0,5 nA, plus 25 nA supplémentaires) = 25,5 nA
• Otii Arc Pro → 1 µA ±51 nA (0,1 % de 1 µA équivaut à 1 nA, plus 50 nA supplémentaires) = 51 nA
• Outil de mesure standard → 1 µA ±1 µA (1 % de 1 µA équivaut à 10 nA, plus 1 µA supplémentaire) = 1010 nA

Ces résultats montrent que le dernier instrument n'est pas très utile pour mesurer un courant de veille de 1 µA. Pour mieux comprendre, reportez-vous à la Figure 1 pour découvrir les erreurs absolues attendues lors de la mesure du courant avec les différents instruments à différents niveaux de précision de mesure de faible courant.

Figure 1 : Erreurs absolues attendues lors de la mesure du courant avec Otii Ace Pro, Otii Arc Pro et un instrument de mesure traditionnel, tous avec différents niveaux de précision de mesure de faible courant. (Source de l'image : Qoitech)

Si l'on considère l'ensemble de la gamme de mesures, la précision varie. La précision peut être très élevée pour une petite gamme de courants mesurés, mais d'autres gammes peuvent révéler des mesures très imprécises. Intéressons-nous aux erreurs de mesures réelles, d'après les fiches techniques, dans une plus vaste gamme de mesures de courant, pour plusieurs instruments sur le marché (Figure 2).

Figure 2 : Gammes de mesures de courant et niveaux de précision pour différents instruments et cartes de mesure disponibles sur le marché. (Source de l'image : Qoitech)

Que pouvons-nous en conclure ? Cela dépend. Lors de la sélection d'un instrument de mesure, il est primordial de prendre en compte vos besoins à court et à long terme en examinant la précision dans toutes les gammes dans la fiche technique afin de bien comprendre le niveau de précision. Il se peut que vous ayez besoin d'un instrument hautement précis, ce qui implique de payer plus cher pour une caractéristique exceptionnelle (courbe violette). Ou alors, vous êtes prêt à accepter des performances moindres pour une option plus abordable (courbe bleue). Selon votre application, une précision raisonnable dans une vaste gamme de mesures peut suffire, combinée à des fonctionnalités qui améliorent l'optimisation énergétique.

De nombreux instruments utilisent la sélection automatique de gamme pour mesurer une vaste gamme de courants (du nA à plusieurs A). Mais pendant le changement de gamme, les mesures peuvent être inexactes ou indisponibles, ce qui complique la surveillance des charges dynamiques où les courants de veille peuvent être de l'ordre des µA à un seul chiffre et où les courants de fonctionnement peuvent atteindre des centaines de mA. Les instruments Otii Ace/Arc Pro atténuent ces problèmes en réduisant le changement, ne l'effectuant qu'une seule fois. Pour ce faire, ils réalisent une mesure parallèle dans une gamme supérieure avec un deuxième shunt et un convertisseur analogique-numérique, ce qui permet de changer facilement de gamme sans perdre de données, garantissant ainsi des mesures continues et précises.

La prochaine fois que vous achèterez un instrument de mesure du courant pour votre laboratoire, assurez-vous de valider les points suivants :

• Comprendre les spécifications de précision : prêtez une attention particulière aux caractéristiques de précision indiquées dans la fiche technique de l'instrument, y compris les erreurs de gain et de décalage. Celles-ci déterminent la fiabilité de vos futures mesures.
• Connaître les besoins de mesure : définissez clairement les gammes de courant que vous devez mesurer. Cela vous aidera à choisir un instrument fournissant une précision adaptée à vos exigences spécifiques, qu'il s'agisse d'états de veille basse consommation ou d'opérations à fort courant.
• Minimiser les changements de gamme : les instruments qui changent fréquemment de gamme peuvent provoquer des interruptions et des données inexactes. Optez pour des outils qui réduisent ou éliminent les changements de gamme afin de garantir des mesures continues et fiables.