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62 - ELETTRONICA OGGI 470 - MAGGIO 2018 Progettare dispositivi medicali ad alta efficienza energetica in modo rapido e affidabile U na lunga e prevedibile durata della batteria è fon- damentale per i dispositivi medicali che utilizzano questa modalità per funzionare. Una durata della batteria insufficiente non solo causa disagi ma in alcuni casi potrebbe provocare anche la morte se un dispositi- vo medico esaurisce la sua capacità prima della durata specificata. I pazienti con impianti come il pacemaker e il neurostimolatore, che necessitano di una periodica so- stituzione della batteria, potranno trarre grandi benefici se ne aumenta la durata, poiché l’intervento chirurgico sostitutivo è costoso e presenta rischi. Inoltre l’ottimizza- zione e la gestione del consumo di energia dei dispositivi medici e sanitari diventa sempre più importante in questa era digitale con sempre più dispositivi dotati di tecnologie wireless. I dispositivi a risparmio energetico possono fare molto in termini di maggiore durata della batteria (meno frequente necessità di ricaricare o sostituire le batterie) ed autosufficienza se adeguatamente alimentati dai rac- coglitori di energia. Un’analisi accurata e affidabile dell’a- limentazione non deve essere quindi trascurata in quanto una progettazione basata su di un’analisi inadeguata può portare a problemi quali una breve durata, periodi impre- visti di scarico di corrente elevati e malfunzionamento del dispositivo. Dove, quando e quanto? Prima di poter iniziare ad ottimizzare il tempo di esecu- zione o ridurre il consumo energetico del dispositivo, è necessario innanzitutto caratterizzare il dispositivo, i suoi sottocircuiti e la batteria, indipendentemente o in combi- nazione. Ad esempio, è necessario determinare la durata e la quantità di energia consumata in ogni attività o stato operativo. È anche importante caratterizzare la transizione tra i diversi stati. Idealmente, si vorrebbe caratterizzare i profili operativi del dispositivo in modo continuo in un’u- nica acquisizione. Esistono tre problemi di misurazione da affrontare: Sfida n.1: elevato range dinamico Poiché la tensione rimane relativamente costante, la cor- rente è il parametro di prova che varia notevolmente. Dalla condizione di sleep alla trasmissione, la corrente può va- riare fino a 4-5 ordini di grandezza. Nel caso di un dispo- sitivo wireless, ciò dipende dalla bassa corrente che il di- spositivo può raggiungere in modalità sleep/idle a quanto alta è la corrente scaricata durante la trasmissione. Per comprendere meglio il fabbisogno energetico del disposi- tivo, è essenziale essere in grado di misurare queste varia- zioni dinamiche di corrente. Sfida n.2: bassa corrente La progettazione e le tecnologie a bassa potenza consen- tono di realizzare dispositivi più efficienti dal punto di vista energetico. I moderni dispositivi di monitoraggio indossa- bili, sia che si tratti di uno smartwatch, di una cuffia o di Una soluzione dedicata all’analisi della potenza consente ai progettisti di discernere importanti caratteristiche delle forme d’onda e misurare l’impatto delle esigenze di alimentazione dinamica e transitoria. Oggi è possibile intervenire con sicurezza per massimizzare la durata del dispositivo e salvare vite umane! Adeline Lim Keysight Technologies EDA/SW/T&M LOW POWER TEST