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ANALOG/MS LOW POWER DESIGN La figura 2 riporta una tabella che mostra il consumo energetico di alcuni microcontrollori operanti in mo- dalità attiva normale e a bassa potenza. La misura del consumo energetico Quando si misura il consumo energetico complessivo di un sistema, ci sono due valori che sono di primaria importanza: il consumo energetico medio e il consumo energetico massimo. Il consumo energetico medio è la somma dell’energia totale consumata dal sistema nel- le modalità di energia dinamica e statica, divisa per il tempo di ciclo medio del sistema. L’energia media è im- portante perché fornisce un singolo valore, che può es- sere utilizzato per determinare con precisione la durata della batteria o il consumo totale di energia del sistema. Il consumo massimo di energia è l’assorbimento di energia richiesto dal sistema nel caso peggiore. È im- portante determinare il consumo energetico massimo per progettare correttamente il sistema di alimenta- zione dell’applicazione. Per esempio, molte batterie funzionano in modo diverso a seconda della velocità di assorbimento di corrente dalla batteria ed è importan- te sapere quali livelli di corrente è in grado di gestire la batteria del sistema. La misurazione del consumo di energia può sembrare semplice; l’acquisizione accurata della potenza media può essere complessa per molti sistemi. Nella maggior parte delle applicazioni embedded non si dedica abbastanza tempo a svolgere un’attività spe- cifica affinché un amperometro misuri e visualizzi ac- curatamente la corrente. Si può usare un oscilloscopio per farsi un’idea del pro- filo della corrente, ma si potrebbe non essere in grado di acquisire con precisione il consumo energetico per le modalità a basso consumo. Di conseguenza, è spesso necessario combinare più metodi di misurazione per modellare accuratamente il consumo energetico di un sistema in tutte le modalità. Misura dell’energia statica Ci sono alcune preoccupazioni da considerare quando si misura il consumo di energia statica. Innanzitutto, assicurarsi che l’amperometro utilizzato per il test ab- bia una risoluzione sufficientemente elevata per misu- rare con precisione il consumo energetico dell’MCU. Per molti MCU a ultra bassa potenza, l’energia statica può essere inferiore a 100 nA, che può essere al di fuo- ri della risoluzione massima per la maggior parte dei multimetri portatili e di alcuni da banco. Un altro fattore da considerare è la caduta di tensione dell’amperometro. Se impostato su un range di misura per bassa corrente, di solito si verificherà una notevole caduta di tensione nel tester. Ciò può interferire con i circuiti sensibili alla tensione e, spesso, si verificherà un reset di brown-out dell’MCU se si genera un breve impulso di alto livel- lo. Questa caduta di tensione spesso non è specificata nella documentazione dello strumento e di solito deve essere misurata utilizzando un secondo multimetro o un oscilloscopio. Misura dell’energia dinamica Utilizzare un amperometro per misurare l’energia di- namica in normali condizioni di funzionamento del sistema, di solito non é molto utile. Questo perché la velocità di campionamento della maggior parte degli amperometri non è abbastanza veloce per misurare con precisione il consumo energetico del sistema in tempo reale, poiché sta eseguendo codice e cambian- do dinamicamente stato. Per misurare accuratamente Fig. 2 – Consumo energetico di alcuni microcontrollori (https://www.researchgate.net/figure/Power-consumption-for-microcontrol- ler-devices_tbl2_271211969) ELETTRONICA OGGI 523 - GENNAIO/FEBBRAIO 2025 31