假设我有一个连接了一些外围设备的微控制器，并且希望能够对电池寿命做出合理的估计。因为我有时可能让它休眠，并且各种外围设备会处于不同的状态，所以我的电流消耗可能在 uA（在睡眠模式下）和大约 10 毫安（清醒时）之间变化。
现在，我可以连接一个电池，让它耗尽并测量时间，但这使得比较固件和硬件中的不同方法既费时又困难（而且可能很昂贵）。
我可以串联一个万用表，但即使它有数据记录，那也是在某个间隔内，我必须插值，并且可能完全错过小于间隔的变化。（加上负担电压等等。）
如果我的设备睡眠充足，唤醒电流就可以忽略不计，但这可能需要 1000:1 的睡眠时间与唤醒时间比率，因此这在所有设计中都不太可能。
是否有一些设备可以随时间以非常小的数量集成电流（例如，不是 Kill-a-watt 插座仪表）？基本上我很想知道“在过去的一个小时内，消耗了 20mAh”。如果我可以在任何给定时间获得精确的电流测量值，以比较清醒和睡眠电流消耗，则可以加分。
嗯，肯定有特定的电流感应 IC。在你的情况下，我会“简单地”使用类似的东西：
问题：
但作为一个原则，这是可行的，而且肯定是可行的（尽管设计一个稳定、低噪声、高放大率的仪表放大器可能并不简单；但是：现有的仪表放大器 IC 使这变得容易得多）。
幸运的是，您的问题相当普遍。因此：包括德州仪器在内的许多公司都拥有一系列电流检测放大器，其中一些集成了上述分流电阻器和数字接口。请参阅TI 的产品列表。
事实上，这些 IC 能够同时测量电流和电源电压——这对于实际测量消耗功率非常有用，如果存在非线性元件（即，例如，MCU）。
例如，INA233 可以连接到一个外部分流器（比如 0.3 Ω），并且每个 ADC 步进的分辨率为 2.5 µV。这意味着，单个 ADC 阶跃的电流为 I = U/R = 2.5 µV / 0.3 Ω = 8.333 µA。
我认为该设备还具有自动采样和平均模式，因此即使在快速变化的负载下也可以轻松获得良好的近似值。
另外，正如我刚刚发现的那样：这个东西有一个“警报”级别，这样当电流超过一个可配置的阈值时，你就可以唤醒你的测量系统。好的！这样，您只需要偶尔取样。
是否有一些设备可以随时间以非常少量的方式集成电流
是的，有几个；最古老的是电镀电池（电镀金属的质量代表安培小时）爱迪生专利，最近使用的是电解电池（气体聚集到毛细管中）。这些完全等同于对长时间使用后的电池进行分析。
如今，使用数字化。
如果您预计波动比数字采样率更快，那是可以解决的。可以安排一个两支电流路径，高频电导（电容器）绕过电流传感器，并联低频电导（电感器和电流传感元件）。
如果您期望长时间的小电流（这会破坏数字采样粒度），那也是可以解决的。在直流电流信号中添加一个小的直流加白噪声源，一小部分电流将导致（统计上）长时间正确的数字累积。带抖动的 ADC 图。5a 但是，添加信号的直流部分必须被校准掉。伪随机噪声源对这种“抖动”很有用。
数字化和积累到寄存器中（就像 Kill-a-watt 一样）可以使用容易获得的组件，并且一些技巧可以抑制其误测的可能性。
又快又脏：超级电容器！（另请搜索超级电容器。）它们将为您的系统供电，并将集成电流显示为随时间的电压下降。
您在考虑什么处理器 Vdd 和/或电池电压？电容器当然会集成电流，如果您使用几法拉的超级电容器而不是电池电源，则可以测量随时间下降的电压，并精确确定长期平均微安。
如果您的设计需要一个恒定的 Vdd，请选择一个足够大的超级电容值，以便在您的测试运行时电压仅下降 XX%。根据平均电流，您可能可以使用几美元的电容器。例如，几伏电压下的 4.7 法拉是剩余目录中常见的超级电容。（Sparkfun 有大约 10 法拉，最大尺寸是 Electronic Goldmine 的 3000 法拉升压电容器，电压为 2.7V。）将它们串联起来以获得更高的电压限制。
如果您期望较大的动态范围，则可以选择使用由LOG114等对数跨阻放大器流过的电流镜。使用经过良好调整的电路，您可以获得超过 6 个十年的范围。积分后可以用一个电容调节电流镜。
这是一个更复杂的解决方案，当电池电量发生显着变化时，大电流下的分辨率较低。精度与直接比例感应将取决于您在低电流下花费的时间比例。
此外，您可以使用 ADC 分辨率进行暴力破解。24 位或 32 位可以覆盖 4 个十年而不会出现问题。