• 温度變化及振動條件下使用加速度計測量傾斜

    温度變化及振動條件下使用加速度計測量傾斜

    問題: 我的消費級加速度計理論上可以測量小於1°的傾斜。在温度變化及振動條件下是否仍然可以實現這樣的測量精度? 答案: 答案很可能是否定的。關於明確傾斜精度值的問題總是很難回答,因為在MEMS傳感器性能方面需要考慮許多環境因素。通常,消費級加速度計難以在動態環境中檢測小於1°的傾斜。為了表明這一點,我們將通用消費級加速度計與新一代低噪聲、低漂移和低功耗MEMS加速度計進行比較。這一比較着眼於傾斜應用中存在的許多誤差源,以及可以補償或消除哪些誤差。 可以觀察到0 g偏置精度、焊接引起的0 g偏置漂移、PCB外殼對準引起的0 g偏置漂移、0 g偏置温度係數、靈敏準確度和温度係數、非線性度以及橫軸靈敏度等誤差,並且可以通過裝配後校準流程減少這些誤差。滯後、使用壽命期間的0 g偏置漂移、使用壽命期間的靈敏度漂移、潮濕引起的0 g漂移以及温度隨時間變化引起的PCB彎曲和扭轉等等,這些誤差項無法通過校準或其他方法解決,需要通過一定程度的原位維修才能減少。在這一比較中,假設橫軸靈敏度、非線性度和靈敏度得到補償,因為相比温度係數失調漂移和振動校正,儘量減少這些誤差所需的工作量要少得多。 表1列出了消費級ADXL345加速度計理想性能規格及相應傾斜誤差的估算值。試圖達到最佳傾斜精度時,必須採用某種形式的温度穩定或補償。在下面的例子中,假設恆温為25℃。無法完全補償的最主要誤差促成因素是温漂失調、偏置漂移和噪聲。可以降低帶寬來降低噪聲,因為傾斜應用通常需要低於1 kHz的帶寬。 表1ADXL345誤差源估算值 表2列出了適用於ADXL355的同一標準。短期偏置值根據ADXL355數據手冊中的Allan方差圖估算。25℃時,通用ADXL345的補償傾斜精度為0.1°,工業級ADXL355的補償傾斜精度為0.005°。通過比較ADXL345和ADXL355可以看出,主要的誤差促成因素引起的誤差已顯著降低,比如噪聲引起的誤差從0.05°降低到0.0045°,偏置漂移引起的誤差從0.057°降低到0.00057°。這表明MEMS電容式加速度計在噪聲、温度係數、失調以及偏置漂移等性能方面的巨大飛躍,在動態條件下能夠提供更高水平的傾斜精度。 表2ADXL355誤差源估算值 選擇更高等級的加速度計對於實現所需性能至關重要,特別是應用需要小於1°的傾斜精度時。應用精度取決於應用條件(温度大幅波動,振動)和傳感器選擇(消費級與工業級或戰術級)。在這種情況下,ADXL345將需要大量的補償和校準工作才能實現小於1°的傾斜精度,增加整個系統的工作量和成本。根據最終環境和温度範圍內的振動大小,根本不可能實現上述精度。25℃至85℃範圍內的温度係數失調漂移為1.375°,已經超過傾斜精度小於1°的要求。 25℃到85℃範圍內ADXL355的温度係數失調漂移為: 如表3所示,振動校正誤差(VRE)是加速度計暴露於寬帶振動時引入的失調誤差。當加速度計暴露于振動環境時,相比温漂和噪聲導致的0 g失調,VRE在傾斜測量中會導致明顯誤差。這是不再使用數據手冊的主要原因之一,因為很容易掩蓋其他主要規格。 表3以傾斜度表示的誤差 在具有較高振幅的環境中,必須使用較高g範圍的加速度計才能最大限度減少削波導致的失調。表4列出了ADXL35x系列加速度計及其相應的g範圍和帶寬。 表4ADXL354/ADXL355/ADXL356/ADXL357的測量範圍 選擇適用於傾斜應用的ADXL35x系列加速度計將確保高穩定性和可重複性,可以耐受温度波動和寬帶振動,並且相比較低成本的加速度計,所需的補償和校準更少。該系列產品採用密封封裝,可以確保最終產品出廠後重復性與穩定性始終符合規格參數。ADI公司的新一代加速度計可在所有環境下提供可重複的傾斜測量,它們在惡劣環境中無需進行大量校準即可實現最小傾斜誤差。

    ADI 關鍵詞: 加速度計 振動 温度

  • Silicon Labs和Yeelight合作推出智能照明產品,支持Google Home應用程序中的Seamless Setup

    中國北京 – 2021年1月14日 – 致力於建立更智能、更互聯世界的領先芯片、軟件和解決方案供應商Silicon Labs(亦稱“芯科科技”)與全球320萬用户首選的領先智能照明供應商Yeelight今日宣佈:雙方合作推出一款新型智能LED燈泡,支持Google Home應用程序中的Seamless Setup。Yeelight的M2智能LED多色燈泡在設計中採用了Silicon Labs的藍牙BG21片上系統(SoC),可實現可靠的無線連接,並支持用户在Google Home應用程序中連接和控制智能家居設備,而無需其他應用程序。 “Yeelight全新的M2燈泡通過簡化的設置要求和Google Assistant語音控制功能,滿足了消費者對精巧的、易於使用的智能家居產品日益增長的需求。”Silicon Labs亞太區銷售副總裁王祿銘表示。“我們的藍牙解決方案在提供更佳的照明體驗,確保可靠的無線連接、高性能和低功耗方面發揮了關鍵作用。” Yeelight是首批在智能照明產品中集成Google Seamless的品牌之一。Yeelight M2燈泡支持多色效果,色温可調,且亮度可增加至1000流明——對日常照明而言已足夠明亮。Seamless Setup允許您快速、輕鬆地在Google Home應用程序中設置智能家居設備,且僅需幾個步驟。此外,Google Nest設備可以充當集線器來將智能家居設備連接到網絡上,而無需使用其他應用程序。 通過使用Silicon Labs的BG21解決方案來進行連接,Yeelight M2燈泡為支持Google Assistant的設備提供了外部訪問方式,同時具備更高的可靠性。用户可以簡單地使用語音讓Google打開/關閉燈光、調暗燈光或改變燈光的顏色。M2燈泡直接與Google Assistant配對,可以縮短支持Google Assistant的音箱或顯示器的響應時間。用户還可以在Google Home應用程序中設置Google Assistant Routines,以通過簡單的語音命令在某些設置中自動控制照明。 “Silicon Labs值得信賴的、安全的智能家居無線物聯網(IoT)平台使我們能夠為客户打造高性能且設計獨特的智能家居照明產品。”Yeelight首席技術官魏巍説道。“Silicon Labs的技術對我們而言是重要的資產,有助於我們繼續在行業中定義新的照明標準。” Yeelight同時在本週舉行的美國國際消費電子展(CES)上展示了M2燈泡。

    Silicon Labs 關鍵詞: 智能照明 Yeelight Google

  • 貿澤電子2020年新增70多家制造商合作伙伴,進一步擴充產品分銷擴容

    貿澤電子2020年新增70多家制造商合作伙伴,進一步擴充產品分銷擴容

    2021年1月13日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 於2020年新增供應商數再創新高,多達74家,進一步擴大了其產品分銷陣容,為客户提供更加多元化的選擇。 貿澤電子亞太區市場及商務拓展副總裁田吉平女士表示:“我們2020年新增供應商數創下了新高,這也進一步落實了我們致力於為客户提供品類齊全的先進產品的承諾。” 作為全球授權分銷商,貿澤專注於快速引入新產品和新技術,幫助客户設計出先進產品,並加快產品上市速度。2020年,許多公司面臨着新冠疫情影響下的供應鏈挑戰,越來越多的半導體和電子元器件製造商開始依靠貿澤來幫助他們將產品成功推向全球市場。貿澤旨在為客户供應全面認證的原廠產品,並提供全方位的製造商可追溯性。 隨着眾多嵌入式供應商的加入,貿澤持續加強對物聯網 (IoT) 的關注。貿澤作為全球授權分銷商,致力於率先引入新品,提供品類豐富的半導體和電子元件,庫存超過500萬種產品。 貿澤在2020年新增的製造商合作伙伴包括: · Mini-Circuits - 射頻 (RF)、微波、毫米波組件和系統的知名供應商。 · BittWare - Molex旗下子公司,設計和製造的高端卡級解決方案採用了Intel®和Xilinx® 的FPGA技術。 · Trinamic - 現已隸屬於Maxim Integrated,其運動控制專業知識與Maxim的高效模擬功率處理技術相結合,可實現新型智能執行器,從而擴展了工程師在邊緣提供智能並實現工業4.0承諾的能力。

    貿澤電子 關鍵詞: 合作伙伴 貿澤電子 產品分銷

  • 信號和電源隔離RS-485現場總線的高速或低功耗解決方案

    信號和電源隔離RS-485現場總線的高速或低功耗解決方案

    簡介 ADI公司的iCoupler®數字隔離器和RS-485收發器產品系列解決了工業應用中的兩大需求:更高的數據速率和更低功耗的工作模式。 對於高性能電機控制編碼器應用而言,通常需要更高的數據速率、更小的RS-485收發器封裝和IEC 61000-4-2 ESD保護。ADM3065E/ADM3066E 50 Mbps收發器採用節省空間的10引腳 LFCSP封裝,可提供±12 kV(接觸)和±12 kV(空氣)的IEC 61000-4-2 ESD保護功能,為 EnDat編碼器提供了一套可靠的解決方案(請參考AN-1397應用筆記了解更多 信息)。此外,在ADM3065E/ADM3066E 中添加高速穩定的信號和功率隔離可以通過 isoPower® ADuM6401或 isoPower ADuM6000 及 iCoupler ADuM241D來實現,如本應用筆記中所述。 在電池供電系統、井下應用(例如,採礦)以及在4 mA至20 mA環路中工作的過程控制系統中,往往對低功耗工作模式具有較高需求。ADI公司生產的微功耗數字隔離器ADuM1441在關斷模式下的靜態功耗低於23 μA。ADM3483 3.3 V、250 kbps RS-485收發器的靜態功耗極低,關斷模式下通常僅2 nA。 圖1所示為適合井下應用穩定可靠的低功耗隔離式RS-485解決方案。ADM3483和ADuM1441共用可提供一條通往遠程地下測量節點的可靠低功耗鏈路。系統接口卡包括ARM® Cortex® 微控制器單元(MCU)、ADuCM3027和集成模擬前端(AFE)AD7124-4,用於遠程温度和壓力測量。系統接口卡的固件更新通過遠距離RS-485電纜提供,更新後能夠在最長1 km的遠距離內實現低數據速率傳輸(例如,9.6 kbps)。 圖1.適合井下應用穩定可靠的低功耗隔離式RS-485解決方案 隔離式高速RS-485 利用iCoupler和isoPower技術,可以向ADM3065E中增添兼具加強絕緣和5 kV rms瞬態耐受電壓的電流隔離。ADuM6401提供了所需的四通道5 kV rms信號隔離、最高25 Mbps的工作速率以及集成式DC/DC轉換器。ADuM6401配合ADM3065E(如圖2所示)需將VISO引腳配置為3.3 V,具體方法是將VSEL引腳連接到GNDISO引腳,並將5V電源連接到VDD1引腳。在3.3V電壓下工作,即使數據速率達25 Mbps,也可以確保ADM3065E仍保持在ADuM6401的負載能力範圍內。 利用ADuM241D四通道數字隔離器和ADuM6000隔離式DC/DC轉換器,可以實現50 Mbps數據速率以及ADM3065E隔離,如圖3所示。ADuM241D的數據速率最高可達150 Mbps,能夠提供完全支持ADM3065E以50 Mbps數據速率工作所需的精確時序。 不過,以50 Mbps數據速率工作的前提是使ADM3065E工作在3.3 V電壓下。 如果需要在5V電壓下工作,可以將ADuM6000上的VSEL引腳連接到VISO,但支持的最大數據速率會降低(例如,<10 Mbps)。更多信息,請參考ADuM241D和ADuM6000數據手冊。 ADuM6401和ADuM6000 isoPower器件中的DC/DC轉換器可為ADM3065E(和ADuM241D)提供穩壓隔離電源。這兩款isoPower器件利用高頻開關元件,通過變壓器傳輸功率。用户必須遵循輻射標準進行印刷電路板(PCB)佈局。如需PCB佈局建議,請參考AN-0971應用筆記。 圖2.信號和電源隔離的25 Mbps RS-485解決方案(簡化圖,未顯示全部連接) 圖3.信號和電源隔離的50 Mbps RS-485解決方案(簡化圖,未顯示全部連接) 隔離式低功耗RS-485 圖4顯示了ADuM1441微功耗、四通道、數字隔離器和ADM3483低功耗、半雙工RS-485收發器的組合。 當ADM3483處於關斷模式(驅動器使能DE引腳為低電平且接收器使能引腳為高電平)時,靜態電源電流通常僅為2 nA(最大規範值為1 μA)。如圖4所示,ADuM1441的引腳7和引腳10分別連接至GND1和GND2。這意味着當ADuM1441隔離器處於無總線通信活動的關斷模式時,其靜態電流低於23 µA。總體來説,該解決方案的靜態功耗低至24 µA以下。 如果ADuM1441的引腳7和引腳10分別直接連接到VDD1和VDD2,則ADuM1441的靜態功耗僅1.2 µA。這可以通過PCB上的跳線連接來實現,用户可以選擇將引腳7連接到VDD1或GND1,還可以選擇將引腳10連接到VDD2或GND2。將ADuM1441中的1.2 μA靜態功耗特性添加到ADM3483靜態電源中,可實現一個在關斷或待機模式下僅消耗2 μA電流的完全隔離式RS-485節點。為了確保隔離器正常工作,ADuM1441的引腳7和引腳10必須分別連接到GND1和GND2。 圖4.低功耗、隔離式RS-485節點

    ADI 關鍵詞: 現場總線 ADI RS-485

  • 羅姆阿波羅筑後工廠的環保型新廠房竣工,為SiC功率元器件生產增能!

    羅姆阿波羅筑後工廠的環保型新廠房竣工,為SiC功率元器件生產增能!

    全球知名半導體制造商羅姆(總部位於日本京都市)為了增強SiC功率元器件的產能,在ROHM Apollo Co.,Ltd.(總部位於日本福岡縣)筑後工廠投建了新廠房。該廠房於2019年2月開工,於近日完工並舉行了竣工儀式。 新廠房將配備融入了各種節能技術的生產設備,並使用100%可再生能源發電,是全新環保型工廠。 此外,還將引進各種災害對策,並增強BCM(業務連續性管理)體制。從2021年1月起將逐步開始安裝生產設備,並建立可滿足SiC功率元器件中長期增長需求的生產系統。 羅姆自2010年開始量產SiC功率元器件(SiC SBD、SiC MOSFET)以來,一直在推進業內先進的技術開發,並較早實現了全SiC功率模塊和溝槽結構SiC MOSFET的量產。 不僅如此,在製造方面,還建立了羅姆集團引以為豪的垂直統合型生產體制,並通過擴大晶圓的口徑和引進新設備來提高生產效率,同時還致力於減輕生產過程中造成的環境負荷。 不僅羅姆阿波羅筑後的這棟新廠房,在羅姆集團旗下的SiC晶圓製造商SiCrystal GmbH(德國)工廠,也計劃從下一年度開始啓用可再生能源利用率100%的生產,該工廠因購買電力而產生的二氧化碳排放量將為零。這些舉措將使SiC晶圓的主要生產工序全部成為利用可再生能源的環保型生產系統。 隨着全球能源問題的突顯,採取相應的對策已成為當務之急。SiC功率元器件有望成為電動汽車和工業設備節能的關鍵器件,未來,羅姆集團將繼續努力提高SiC功率元器件的性能,同時將通過引進其生產過程中的環保型設備和利用可再生能源,為減輕環境負荷做出貢獻。 <羅姆阿波羅新廠房簡介> <新廠房的特點> 新廠房在節能方面做出了極大努力,通過採用可有效利用廢熱的高效空調並引進純水生產設備和LED照明,與以往設備相比,CO2排放量減少20%(約7,000t)。 此外,作為能夠應對各種災難的工廠,除了包括附帶區域在內均採用避震結構等地震對策外,還預備了浸水應對措施,並配備了氣體滅火設備和應急發電機等設備。 <羅姆集團在生產製造方面的環保舉措> 羅姆集團通過採用ISO 14001環境管理體系的工廠來實施生產,以更大程度地減少全球環境負荷(化學物質和廢物排放等),實現循環型經營。 此外,面對全球變暖,為了減少温室氣體排放,羅姆通過建設智能工廠和使用可再生能源,積極打造能夠減輕全球環境負荷的機制和生產技術。 在羅姆阿波羅筑後工廠,2019年引進了可再生能源,並逐步增加了來自可再生能源的電力使用量。未來,羅姆集團將繼續努力減少生產製造過程中造成的環境負荷,並通過充分利用可再生能源等舉措,為客户提供環保型產品,為實現無碳社會貢獻力量。

    羅姆 關鍵詞: 羅姆 阿波羅 SiC

  • 博立信基於LoRa®的智能化技術和方案,提升建築結構安全監測能力

    博立信基於LoRa®的智能化技術和方案,提升建築結構安全監測能力

    我國幅員遼闊,地質結構多樣複雜帶來了各種地質災害,隨着城鄉快速發展,在居民住宅和通用建築領域,數量龐大的老舊樓宇日趨陳舊,導致連年出現樓宇危害的事故發生。 如廣東深圳居民樓傾斜倒塌、江蘇無錫公路橋坍塌和廣東虎門大橋異常晃動等事件都嚴重地危害到人民羣眾的生命財產安全,或者在社會上造成了巨大的影響。建築的結構安全事關重大,成為了政府和羣眾所關注的焦點。 利用物聯網和智能化手段對民居、通用建築和交通設施進行監測成為必然,而LoRa的低功耗、長距離及靈活性成為了這種物聯網應用最好的通信手段之一。通過採用LoRa+傳感器以及專業的分析系統和軟件,博立信等LoRa生態夥伴在相關領域提供了完整的安全性監測方案。 2019年10月8日,中華人民共和國司法部發布了《建設工程抗震管理條例 (徵求意見稿)》,在該文件的第三章,針對建築的抗震性能鑑定、加固與維護,明確提出了要建立建設工程抗震性能鑑定制度,並規定了對存在嚴重抗震安全隱患的建設工程進行安全監測,並在加固前採取停止或者限制使用等措施。 2020年7月20日,國務院辦公廳對外發布《關於全面推進城鎮老舊小區改造工作的指導意見》,該文件明確提出:2020年新開工改造城鎮老舊小區3.9萬個,涉及居民近700萬户;到“十四五”期末(2025年底),結合各地實際,力爭基本完成2000年底前建成的需改造城鎮老舊小區改造任務。 近來,有關監管部門進行了及時管理,開展危樓監測專業事項的招標,按照國標標準進行了大規模、多級別的危樓評定。而在交通設施和公用設施等大型建築的安全性監控管理等領域內,對諸如橋樑、隧道和水壩壩體等監控標準和要求也在不斷落實和提升。 作為為市場提供基於跨界與模式創新的“傳感器+”物聯網技術、服務、產品和端到端解決方案的領先供應商,博立信在建築物結構安全領域擁有豐富的經驗,具有安全隱患的危樓危房是博立信關注的重點市場之一,而老舊居民樓則是國內建築物結構監測最為重要的應用場景。 為解決傳統方案中的諸多問題,博立信推出了基於LoRa®的建築物結構安全監測場景使用方案。在建築物結構監測場景中,LoRa智能物聯終端以每小時上報一次數據的頻率,常年監測樓宇結構裂縫與樓宇結構傾斜(詳見下圖:傾斜監測終端安裝示意圖 - 圖1,裂縫監測終端安裝示意圖 - 圖2)。 圖1 傾角傳感器安裝示意圖 圖2 裂縫位移傳感器安裝示意圖 每棟樓宇的智能終端通過LoRa網關數據透傳,並以4G上行的方式,向博立信數據中心提報監測數據。數據中心的iView物聯網數據管控平台,篩選記錄有效數據,轉換符合國標的應用描述。採用多級報警的預警機制,客户端呈現與APP展示等方式,每月產出監測數據,為監管部門的下一階段決策,提供有力依據。 由於採用了LoRa技術,相比於傳統方案,該方案運用了物聯網技術手段,通過感、傳、知、用,將智能物聯終端採集到的數據通過LoRa低功耗無線通訊方式傳輸至物聯網標準PaaS平台並根據需求施以運用。解決了傳統方案安裝走線、供電方式的困擾,以及設備信息孤島,數據展示調用困難等問題。 該方案具有以下功能特性: · 低成本:基礎建設、運營成本低。 · 低功耗:LoRa通訊使電池供電成為可能,可支持終端正常工作3-5年。 · 長距離:LoRa通訊在城市內信號傳輸距離能到2-3公里。 · 廣覆蓋:單個LoRa網關可承載上萬個智能終端。 博立信科技首席執行官吳雲橋説道:“博立信在建築物結構安全領域的豐富經驗,加上LoRa技術在物聯網方面的成熟能力,使其成為智能解決方案的完美匹配。對於建築物結構安全監測來説,老式的非物聯網方案不但成本極高,而且維護困難,LoRa技術的實時數據可以在建築物發生結構變化時及時進行數據反饋和預警。2017年以來,博立信的解決方案已在海外及江蘇、浙江、廣東等省成功進行大規模部署。” 博立信的智能檢測方案也是對國家新基建規劃的積極響應。通過利用物聯網技術實時、遠程監測建築物結構的安全性和完整性。除了應用於通用建築物的結構安全性監測,博立信和其他LoRa生態系統成員的LoRa+傳感器+監控系統解決方案還可以應用於橋樑、隧道、道路邊坡和水壩壩體等設施的監測,並可以帶動高精度北斗等GNSS設備的應用,具有重大的社會效益。 Semtech中國區銷售副總裁黃旭東表示:“我們很高興看到博立信推出基於LoRa的建築物結構安全智能監測方案,為民眾的生命財產安全帶來一定保障。作為一種領先的物聯網技術,LoRa可為各類設施提供靈活、易用、低功耗和廣覆蓋的連接,並可以與北斗高精度等國內自主技術完美融合。Semtech將與LoRa生態夥伴們共同努力,通過使用物聯網和智能技術助力打造更安全的建築和城市。”

    Semtech 關鍵詞: 智能化 LoRa 博立信

  • 利用採樣保持放大器和RF ADC從根本上擴展帶寬以突破X波段頻率

    利用採樣保持放大器和RF ADC從根本上擴展帶寬以突破X波段頻率

    摘要 模擬帶寬的重要性高於其他一切在越來越多的應用中得到體現。隨着GSPS或RF ADC的出現,奈奎斯特域在短短几年內增長了10倍,達到多GHz範圍。這幫助上述應用進一步拓寬了視野,但為了達到X波段(12 GHz頻率),仍然需要更多帶寬。在信號鏈中運用採樣保持放大器(THA),可以從根本上擴展帶寬,使其遠遠超出ADC採樣帶寬,滿足苛刻高帶寬的應用的需求。本文將證明,針對RF市場開發的最新轉換器前增加一個THA,便可實現超過10 GHz帶寬。 簡介 GSPS轉換器是當下熱門,其優勢在於既能縮短RF信號鏈,又能在FPGA中創建更多資源結構以供使用,例如:減少前端的下變頻以及後級的數字下變頻器(DDC)。但相當多的應用仍然需要高頻率的原始模擬帶寬(BW),其遠遠超出了RF轉換器所能實現的水平。在此類應用中,特別是在國防與儀器儀表行業(無線基礎設施也一樣),仍然有將帶寬完全擴展到10 GHz或以上的需求,覆蓋範圍超出C波段,越來越多的應用需要覆蓋到X波段。隨着高速ADC技術的進步,人們對GHz區域內高速精確地分辨超高中頻(IF)的需求也在提高,基帶奈奎斯特域已超過1 GHz並迅速攀升。這一説法到本文發表的時候可能即已過時,因為這方面的發展非常迅猛。 這帶來了兩大挑戰:一個是轉換器設計本身,另一個是將信號耦合到轉換器的前端設計,例如放大器、巴倫和PCB設計。轉換器性能越出色,就對前端信號質量要求更高。越來越多的應用要求使用分辨率在8到14位的高速GSPS轉換器,然而前端的信號質量成為了瓶頸-系統的短板決定了整個項目的指標。 本文定義的寬帶是指使用大於數百MHz的信號帶寬,其頻率範圍為DC附近至5 GHz-10 GHz區域。本文將討論寬帶THA或有源採樣網絡的使用,目的是實現直至無窮大的帶寬(抱歉,現在還沒有玩具總動員表情符號可用),並着重介紹其背景理論,該理論支持擴展RF ADC的帶寬,而RF ADC單憑自身可能沒有此能力。最後,本文將説明一些考慮因素和優化技術,以幫助設計人員實現超寬帶應用切實可行的寬帶解決方案。 打好基礎 對於雷達、儀器儀表和通信應用,高GSPS轉換器應用得非常廣泛,因為它能提供更寬的頻譜以擴展系統頻率範圍。然而,更寬的頻譜對ADC本身的內部採樣保持器提出了更多挑戰,因為它通常未針對超寬帶操作進行優化,而且ADC一般帶寬有限,在這些更高模擬帶寬區域中其高頻線性度/SFDR會下降。 因此,在ADC前面使用單獨的THA來拓展模擬帶寬成為了一個理想的解決方案,如此便可在某一精確時刻對頻率非常高的模擬/RF輸入信號進行採樣。該過程通過一個低抖動採樣器實現信號採樣,並在更寬帶寬範圍內降低了ADC的動態線性度要求,因為採樣率RF模數轉換過程中保持不變。 這種方案帶來的好處顯而易見:模擬輸入帶寬從根本上得以擴展,高頻線性度顯著改善,並且與單獨的RF ADC性能相比,THA-ADC組件的高頻SNR得到改進。 THA特性及概述 ADI的THA系列產品可以在18 GHz帶寬範圍內提供精密信號採樣,在DC至超過10 GHz的輸入頻率範圍內具有9到10位線性度、1.05 mV噪聲和<70 fs的隨機孔徑抖動性能。該器件可以4 GSPS工作,動態範圍損失極小,具體型號包括HMC661和HMC1061。這些跟蹤保持放大器可用於擴展高速模數轉換和信號採集系統的帶寬和/或高頻線性度。 以單級THA HMC661為例,產生的輸出由兩段組成。在輸出波形(正差分時鐘電壓)的採樣模式間隔中,器件成為一個單位增益放大器,在輸入帶寬和輸出放大器帶寬的約束下,它將輸入信號複製到輸出級。在正時鐘到負時鐘躍遷時,器件以非常窄的採樣時間孔徑對輸入信號採樣,並且在負時鐘間隔內,將輸出保持在一個相對恆定的代表採樣時刻信號的值。配合ADC進行前端採樣時,常常優先使用單級器件(ADI 同時法布里了兩級THA 的型號HMC1061),原因是多數高速ADC已經在內部集成一個THA,其帶寬通常要小得多。因此,在ADC之前增加一個THA便構成一個複合雙級組件(或一個三級組件,如果使用的是雙級HMC1061),THA在轉換器前面。採用同等技術和設計時,單級器件的線性度和噪聲性能通常優於雙級器件,原因是單級器件的級數更少。所以,單級器件常常是配合高速ADC進行前端採樣的最佳選擇。 延遲映射THA和ADC 開發採樣保持器和ADC信號鏈的最困難任務之一,是在THA捕獲採樣事件的時刻與應將其移到ADC上以對該事件重新採樣的時刻之間設置適當的時序延遲。設置兩個高效採樣系統之間的理想時間差的過程被稱為延遲映射。 圖1.採樣保持拓撲結構:(1a)單列,(1b)雙列。 圖2.延遲映射電路。 在電路板上完成該過程可能冗長乏味,因為紙面分析可能不會考慮PCB板上時鐘走線傳播間隔造成的相應延遲,內部器件組延遲,ADC孔徑延遲,以及將時鐘分為兩個不同段所涉及到的相關電路(一條時鐘走線用於THA,另一條時鐘走線用於ADC)。設置THA和ADC之間延遲的一種方法是使用可變延遲線。這些器件可以是有源或無源的,目的是正確對準THA採樣過程的時間並將其交給ADC進行採樣。這保證了ADC對THA輸出波形的穩定保持模式部分進行採樣,從而準確表示輸入信號。 如圖2所示,HMC856可用來啓動該延遲。它是一款5位QFN封裝,90 ps的固有延遲,步進為3 ps或25ps ,32位的高速延時器。它的缺點是要設定/遍歷每個延遲設置。要使能新的延遲設置,HMC856上的每個位/引腳都需要拉至負電壓。因此,通過焊接下拉電阻在32種組合中找到最佳延遲設置會是一項繁瑣的任務,為了解決這個問題,ADI使用串行控制的SPST開關和板外微處理器來幫助更快完成延遲設置過程。 為了獲得最佳延遲設置,將一個信號施加於THA和ADC組合,該信號應在ADC帶寬範圍之外。本例中,我們選擇一個約10 GHz的信號,並施加-6 dBFS的電平(在FFT顯示屏上捕獲)。延遲設置現在以二進制步進方式掃描,信號的電平和頻率保持恆定。在掃描過程中顯示並捕獲FFT,收集每個延遲設置對應的基波功率和無雜散動態範圍(SFDR)數值。 結果如圖3a所示,基波功率、SFDR和SNR將隨所應用的每個設置而變化。如圖所示,當把採樣位置放在更好的地方(THA將樣本送至ADC的過程之中)時,基波功率將處於最高水平,而SFDR應處於最佳性能(即最低)。圖3b為延遲映射掃描的放大視圖,延遲設定點為671,即延遲應該保持固定於此窗口/位置。請記住,延遲映射程序僅對系統的相關採樣頻率有效,如果設計需要不同的採樣時鐘,則需要重新掃描。本例中,採樣頻率為4 GHz,這是該信號鏈中使用的THA器件的最高採樣頻率。 圖3a.每個延遲設置上信號幅度和SFDR性能的映射結果。 圖3b.每個延遲設置上信號幅度和SFDR性能的映射結果(放大)。 針對大量原始模擬帶寬的前端設計 首先,如果應用的關鍵目標是處理10 GHz的帶寬,我們顯然應考慮RF方式。請注意,ADC仍然是電壓型器件,不會考慮功率。這種情況下,“匹配”這個詞應該謹慎使用。我們發現,讓一個轉換器前端在每個頻率都與100 MSPS轉換器匹配幾乎是不可能的;高頻率帶寬的RF ADC不會有太大的不同,但挑戰依舊。術語“匹配”應表示在前端設計中能產生最佳結果的優化。這是一個無所不包的術語,其中,輸入阻抗、交流性能(SNR/SFDR)、信號驅動強度或輸入驅動、帶寬以及通帶平坦度,這些指標都能產生該特定應用的最佳結果。 最終,這些參數共同定義了系統應用的匹配性能。開始寬帶前端設計時,佈局可能是關鍵,同時應當最大限度地減少器件數量,以降低兩個相鄰IC之間的損耗。為了達到最佳性能,這兩方面均非常重要。將模擬輸入網絡連接在一起時務必小心。走線長度以及匹配是最重要的,還應儘量減少過孔數量,如圖4所示。 圖4.THA和ADC佈局。 圖5.THA和ADC前端網絡及信號鏈。 信號通過差分模式連接到THA輸入(我們同時是也提供單端射頻信號輸入的參考設計鏈路),形成單一前端網絡。為了最大限度地減少過孔數量和總長度,我們在這裏特別小心,讓過孔不經過這兩條模擬輸入路徑,並且幫助抵消走線連接中的任何線腳。 最終的設計相當簡單,只需要注意幾點,如圖5所示。所使用的0.01 μF電容是寬帶類型,有助於在較寬頻率範圍內保持阻抗平坦。典型的成品型0.1 μF電容無法提供平坦的阻抗響應,通常會在通帶平坦度響應中引起較多紋波。THA輸出端和ADC輸入端的5Ω和10Ω串聯電阻,有助於減少THA輸出的峯化,並最大限度地降低ADC自身內部採樣電容網絡的殘餘電荷注入造成的失真。然而,這些值需要謹慎地選擇,否則會增加信號衰減並迫使THA提高驅動強度,或者設計可能無法利用ADC的全部量程。 最後討論差分分流端接。當將兩個或更多轉換器連接在一起時,這點至關重要。通常,輕型負載(例如輸入端有1 kΩ負載)有助於保持線性並牽制混響頻率。分流器的120 Ω分流負載也有此作用,但會產生更多實際負載,本例中為50 Ω,這正是THA希望看到並進行優化的負載。 現在看結果!檢查圖6中的信噪比或SNR,可以看出在15 GHz範圍上可以實現8位的ENOB(有效位數)。這是相當不錯的,想想對於相同性能的13 GHz示波器,您可能支付了12萬美元。當頻率向L、S、C和X波段移動時,集成帶寬(即噪聲)和抖動限制開始變得顯著,因此我們看到性能出現滾降。 還應注意,為了保持THA和ADC之間的電平恆定,ADC的滿量程輸入通過SPI寄存器內部更改為1.0 V p-p。這有助於將THA保持在線性區域內,因為其最大輸出為1.0 V p-p差分。 圖6.–6 dBFS時的SNRFS/SFDR性能結果。 同時顯示了線性度結果或SFRD。這裏,到8 GHz為止的線性度超過50 dBc,到10 GHz為止的線性度超過40 dBc。為在如此寬的頻率範圍上達到最佳線性度,此處的設計利用AD9689模擬輸入緩衝電流設置特性進行了優化(通過SPI控制寄存器)。 圖7顯示了通帶平坦度,證明在RF ADC之前增加一個THA可以實現10 GHz的帶寬,從而充分擴展AD9689的模擬帶寬。 圖7.THA和ADC網絡及信號鏈——帶寬結果。 結語 對於那些需要在多GHz模擬帶寬上實現最佳性能的應用,THA幾乎是必不可少的,至少目前是如此!RF ADC正在迅速趕上。很容易明白,在對較寬帶寬進行採樣以覆蓋多個目標頻帶時,GSPS轉換器在理論上具有易用性優勢,可以消除前端RF帶上的一個或多個向下混頻級。但是,實現更高範圍的帶寬可能會帶來設計挑戰和維護問題。 在系統中使用THA時,應確保採樣點的位置在THA和ADC之間進行了優化。使用本文所述的延遲映射程序將產生總體上最佳的性能結果。瞭解程序是乏味的,但是非常重要。最後應記住,匹配前端實際上意味在應用的給定一組性能需求下實現最佳性能。在X波段頻率進行採樣時,樂高式方法(簡單地將50 Ω阻抗模塊連接在一起)可能不是最好的方法。

    ADI 關鍵詞: 頻率 ADC RF

  • 整合眾多特點和性能以解決數據採集兼容性問題

    整合眾多特點和性能以解決數據採集兼容性問題

    現代數據採集和信號發生系統既複雜又精細。幾十年的 IC 和應用開發以及一代又一代設計已經優化了性能和眾多優點,同時使性能不斷提高、優點不斷增多。新的設計必須憑藉精心挑選的性能、尺寸、電源範圍、穩定性以及更多優點,實現與之前設計的差異化。同時,DAC、ADC、電壓基準等高性能集成電路的性能已經被推進到了極限。關於電壓基準,常常必須在精確度和眾多優點之間做出設計選擇。當需要最高性能時,就有可能缺乏靈活性和兼容性。 過去,精確度最高和最穩定的系統一直是用深埋齊納基準設計的,如圖 1 所示。齊納基準的低漂移、高穩定性和低噪聲使系統能夠既提供很大的動態範圍,又具備良好的穩定性。然而,齊納基準一般不適合大多數新系統。齊納基準需要很高的電源電壓才能運行,而且很多采用齊納基準的設計都僅針對特定系統而優化,例如電源電壓高於 10V、可用電路板面積很大以及負載阻抗已經完全瞭解的系統。對很多新設計而言,這些假定很少適用。此外,採用齊納架構的基準一直以來幾乎沒有什麼新發展,因此,齊納基準極少提供更常用且低於 5V (例如 4.096V、2.5V 和 1.25V) 的基準電壓。 圖 1:用 LT1236 實現大動態範圍系統 相比之下,要獲得結合的優點和性能,帶隙電壓基準一直是最佳選擇。與齊納架構相比,帶隙架構儘管犧牲了一些穩定性,卻有可能用來設計出具備很多優點的基準,包括低壓差、寬温度範圍、低功率、小尺寸、寬工作範圍和寬負載電流範圍等優點。由於這些優點,已經產生了大量高性能 LDO 穩壓器和精確的電壓基準。相對低的、約為 1.2V 的帶隙電壓為設計提供各種電壓的產品帶來了方便,包括 1.25V、2.048V、2.5V、3V、3.3V、4.096V、5V 和 10V。另外,這樣的帶隙電壓還允許用僅比輸出電壓高几毫伏的電源運行,如圖 2 所示。 圖 2:低功率、低壓差電壓基準電路 0V TO 5V OUTPUT:0V 至 5V 輸出 就電壓基準而言,最大的誤差通常是由温度係數 (TC) 引起的。對很多精確的系統而言,具 20ppm/ºC 温度係數的電壓基準就是合適的。然而,在工業温度範圍內 (-40ºC 至 85ºC),這樣的温度係數會導致 2500ppm 或 0.25% 的最大誤差。相比之下,由初始準確度 (0.1%)、熱遲滯 (通常約為 100ppm) 和長期漂移 (50ppm/√(kHr) 引起的誤差很小。儘管這樣的温度係數對很多工業和醫療系統而言足夠了,但是諸如測試和測量等精確應用以及寬温度範圍汽車應用卻需要更高的穩定性。 隨着時間推移,帶隙基準的性能也得到了提高,在有些情況下,其穩定性和噪聲性能超過了掩埋齊納基準。新的架構、工藝和製造方法進一步推進了精確度和穩定性的極限。以前,“精確的”帶隙基準温度係數也許為 20-50ppm/ºC,而較新的產品則提供低於 5ppm/ºC 的温度穩定性。同時,眾多優點得以保留或得到了改進。 例如 LT6657,這是一款高精確度帶隙電壓基準。LT6657 帶來了一種新的選擇,在提供最高精確度的同時,還為滿足多種系統需求及限制保留了極大的靈活性。 LT6657 的温度係數為 1.5ppm/°C,是温度係數最低的帶隙電壓基準。高階温度補償可隨温度變化保持很低和可預測的輸出電壓誤差 (圖 3),同時最新制造方法確保器件之間、批次之間具有一致的性能。為確保每個器件都滿足該高性能水平,LT6657 的温度係數由 100% 的五温度測試提供保證。在 -40°C 至 125°C 温度範圍內,LT6657 確保由温度漂移引起的誤差低於 250ppm。 圖 3:LT6657 温度漂移 OUTPUT VOLTAGE CHANGE (NORMALIZED):輸出電壓變化 (歸一化) THREE TYPICAL PARTS:3 種典型器件 1ppm/°C BOX:1ppm/°C 區域 TEMPERATURE:温度 應該提到的是,圖 3 中包括一個指示 1ppm/°C 誤差的區域。典型的 LT6657 器件完全位於這個區域之內,因此在針對 1.5ppm/ºC 這一限制進行自動化生產測試時,能夠達到合理的產量。 除了總體穩定性這個優點以外,還有低温度遲滯和出色的長期漂移穩定性這兩個優點。這些衡量標準可以用來預測,隨着時間和温度週期變化,系統將怎樣良好地保持在性能規格限制之內。就位於偏僻之處或難以校準的系統而言,較低的熱遲滯和長期漂移意味着較少的校準工作,從而節省了時間和費用。儘管電氣表格中的典型值提供了有用的指導,但是這些值代表的是平均值、偏差還是單個器件,卻不清楚。凌力爾特公司提供了大量數據,以在利用電壓基準進行設計時提供有意義的指導。LT6657 數據表中提供了長期漂移和遲滯分佈數據,這些數據顯示,LT6657的長期漂移和遲滯都很低,而且很一致。 電壓基準性能的另一個方面是噪聲。很多系統對温度或老化等長期漂移是不敏感的,但是要求噪聲非常低,以提供高分辨率測量。LT6657 的噪聲性能可與一些最好的低噪聲掩埋齊納基準相媲美。噪聲僅為 0.5ppm,適合很多大動態範圍系統。在 0.1Hz 至 10Hz 範圍內,就一個 2.5V 基準電壓而言,LT6657 僅產生 1.25µV 峯值至峯值噪聲。寬帶噪聲也很低,為 0.8ppm (2µV) RMS,直至 1kHz。該器件的低噪聲使其非常適合要求大動態範圍和非常低噪聲的系統。一個 5V 滿標度輸入的 20 位轉換器具僅為 4.8µV (~1ppm) 的 LSB,這説明了這種低噪聲的重要性。 除了低温度漂移、高穩定性和低噪聲,LT6657 還有進一步的優點。LT6657 僅需要 50mV 電壓空間就可運行。無 DC 負載時,可用不到 2.6V 的電源給一個 2.5V 基準供電,或者在有很重的 DC 負載電流時,可用不到 3V 的電源供電。在電壓調節誤差低於 1ppm/V 和紋波抑制非常出色的情況下,電源範圍可擴展到 40V,從而能夠靈活地用幾乎任何可用電源給基準供電,這與齊納基準相比是一個突出的不同之處。 就像大多數凌力爾特最近推出的電壓基準產品一樣,LT6657 隨頻率變化呈現了很低的輸出阻抗。這減輕了負載隨頻率變化的影響,有助於防止負載端的信號反饋給基準並引起干擾、誤差或噪聲。當驅動高性能模數轉換器 (ADC) 或需要成功通過諸如汽車系統中的大電流注入等運行測試時,這個優點對基準穩定至關重要。此外,LT6657 專為驅動大輸出電容而設計。鑑於許多高性能 ADC 在採樣期間從電壓基準吸收大的電荷注入電流,因此把快速穩定和通過設計以在驅動一個大的電荷儲存電容器時保持穩定之能力組合起來,使該電壓基準在最大限度發揮高動態範圍轉換器之最佳性能方面擁有了一項優勢。 LT6657 還具備充足的驅動能力,可提供和吸收高達 10mA 負載電流,且負載調節誤差低於每毫安 1ppm。這種負載驅動能力使 LT6657 能夠偏置各種傳感器、驅動難以驅動的 ADC 基準輸入、驅動多個 ADC 和 DAC,或者以基準級精確度給小型子系統供電。這種很少被利用的能力可幫助系統設計師在一些小型數據採集系統中合併電源和基準功能,充分利用電路板面積和功耗。ADC 或 DAC 的電源和基準使用相同的電壓是比較理想的情況,另外 LT6657 的小型 MSOP 封裝也進一步節省了空間。此外,LT6657 包括電流和過熱保護,以避免在故障情況下由於過載而損壞。 最後,LT6657 可作為並聯基準運行。並聯模式運行的一個好處是,能夠實現負壓基準。並聯模式運行還允許 LT6657 用非常高的電源電壓工作,或者以最低壓差電壓運行。圖 4 顯示了 LT6657 的正並聯配置。 圖 4:LT6657 的並聯模式配置 圖 5 顯示,LT6657 用於低噪聲、精確的 20 位 ADC 應用。在這種情況下,LT6657 的低噪聲、低温度漂移和高穩定性允許使用高精確度 ADC,例如性能更高的 LTC2378-20,但不會像較舊的掩埋齊納解決方案那樣增大了所需電路板面積和電源電壓空間。 圖 5:低噪聲、精確的 20 位模數轉換器應用 總之,LT6657 提供高精確度、低噪聲和高穩定性,該器件還具備很多優點,這些優點使得 LT6657 具備很高的靈活性。該器件的眾多優點使系統設計能夠提高功率和電路板面積利用率、與多種電源電壓和環境條件兼容並能夠實現最高的精確度、穩定性和最大的動態範圍。這個突破性電壓基準的眾多優點和高性能與高製造質量相結合,使該器件能夠適應很多應用電路。

    ADI 關鍵詞: 數據採集 兼容性 齊納基準

  • 貿澤電子聯合ADI舉辦ATE在線研討會,打造高效測試解決方案

    貿澤電子聯合ADI舉辦ATE在線研討會,打造高效測試解決方案

    2021年1月7日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 宣佈將攜手ADI於1月12日下午14:00-15:30舉辦一期主題為“ADI助力半導體測試設備成長”的在線研討會。屆時,來自ADI 的技術專家將與觀眾探討分享特定於ATE 應用的豐富產品線以及相應的參考設計方案,讓工程師們能夠更好的瞭解半導體自動測試設備,進一步提升測試實用技能。 半導體測試是半導體生產過程中的重要環節,其中,測試機是檢測芯片功能和性能的專用設備,需要具有高度集成、高效率和高精度等特點。對於需要高性能、高可靠、高性價比解決方案的 IC 測試應用,ADI 提供了整體的解決方案。本次直播將重點為觀眾介紹集成式引腳電子器件 (PE)、器件電源 (DPS)、參數測量單元 (PMU)、參考設計方案,幫助工程師能夠更好地掌握測試環節中的重要因素,實現更為便捷和高效的測試。 貿澤電子亞太區市場及商務拓展副總裁田吉平女士表示:“隨着芯片性能的提升,芯片的設計也越來越複雜,為了保障產品品質,出貨前的半導體測試已然成為非常重要的部分。對於測試工程師來説,利用良好的測試系統可以獲得較好的測試覆蓋率,而測試系統硬件和軟件的性能不僅影響測試方法,更造成測試的精確度、靈活度及難易度等方面的差別。為了讓工程師在測試應用中,能在特定的情況下找到最佳解決方案,貿澤電子特邀ADI專家分享相關課程,深入探討和剖析IC測試過程中所用到的器件,結合ADI的全面解決方案,助力工程師輕鬆應對測試中的各類挑戰,提高測試質量。”

    貿澤電子 關鍵詞: 貿澤電子 在線研討會 ADI

  • Analog Devices ADPD4100和ADPD4101在貿澤開售 兩款多模式傳感器前端為工業監控提供更多支持

    Analog Devices ADPD4100和ADPD4101在貿澤開售 兩款多模式傳感器前端為工業監控提供更多支持

    2021年1月6日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 即日起開始備貨Analog Devices, Inc的全新多模式傳感器前端ADPD4100和ADPD4101。此兩款傳感器前端具有8個輸入通道,可提供多種工作模式,適用於工業監控、家庭醫療監護以及可穿戴健康監護儀等各種感測應用。 貿澤備貨的Analog Devices ADPD4100和ADPD4101多模式傳感器前端提供靈活的輸入多路複用功能,可支持單端和差分感測。這兩款高性能器件可抑制來自異步調製干擾的信號失調和破壞,因此無需使用光學濾波器或外部控制的直流消除電路。它們使用1.8 V 模擬內核和 1.8 V/3.3 V 兼容數字輸入/輸出。 ADPD4100和ADPD4101傳感器前端能夠同時驅動多達四個LED驅動器,是心率監測、血壓估測、心率變異性以及人體成份分析等各種健康保健應用的理想之選。 此外,ADPD4100和ADPD4101的配套評估板EVAL-ADPD4100Z-PPG在貿澤亦有售。此板具有三個單獨驅動的綠色LED、一個紅色LED和一個紅外LED,其簡單的光學設計可用於評估生命體徵監測應用。EVAL-ADPD4100Z-PPG 板採用Wavetool 評估軟件GUI,為用户提供低級別的寄存器訪問和高級別的系統可配置性。工程師還可以通過USB端口或藍牙技術以無線方式將EVAL-ADPDUCZ處理器板連接到PC端,以對進行數據記錄和編程。

    貿澤電子 關鍵詞: 傳感器 貿澤 工業監控

  • 避免隔離設計的隱藏成本——如何利用新一代解決方案管理項目風險

    避免隔離設計的隱藏成本——如何利用新一代解決方案管理項目風險

    電子產品不斷增加 不可否認,電氣系統變得更小、更輕,汽車電氣化就是一個最好的例子。專業服務公司普華永道(PwC)預計,到2024年,混合動力汽車和全電動汽車將佔全球銷量的40%。隨着汽車電氣化程度的提高,越來越多的電氣組件和系統需要隔離。例如,配備400 V直流電池組的電動汽車正變得越來越普遍,這帶來明顯的安全隱患。 更多電子產品需要更多隔離 新一代隔離解決方案面臨的挑戰無論是數量還是類型都在不斷增加。這些系統,尤其是對於隔離設計而言,涉及複雜的架構和流程,會限制敏捷性和靈活性,同時也給變革帶來阻礙。競爭與全球化步伐加速迫使企業更加關注上市時間(TTM)和投資回報(ROI)。這意味着開發團隊必須在更短的時間內完美地執行計劃。隨着對設計和開發資源越來越嚴密地審查和更多的需求,所有關鍵設計領域尚缺乏大量的經驗。需要保持最少迭代次數才能夠達到投資回報目標,但與此同時,來自競爭對手的壓力又會快速無情地推高性能目標,這樣才能使產品與眾不同。新監管機構和更嚴格的法規又需要額外增加一層應用測試和認證。需求陡增,風險極高。 瞭解隔離設計 雖然隔離是隔離設計的重要組成部分,但它並不是簡單的設計部分。 從確定所需的隔離級別到提供隔離電源以輔助隔離數據路徑,再到使解決方案適合可用空間——需要評估許多設計權衡因素。然而,每個新項目都有自己獨特的設計目標和設計要求。多種因素(包括技術難度、與先前設計的相似性、時間安排和資源配置)共同決定了有多少設計可以重複利用和需要多少全新設計選項。通過極少的更改,重複利用先前的設計或架構方法通常可以降低風險並加快執行速度。但是,新功能或性能水平 的提高往往決定了需要研究新方法。將稀缺的開發資源用於評估新技術和改良技術,提高設計的技術價值,這一點也很重要。 傳統方法的侷限性 集成隔離式DC-DC轉換器的出現,提供了一個緊湊、易用的解決方案,並具有文檔化的安全認證,使得上述諸多考慮因素更容易得到解決。假設有這樣一個場景,新項目已獲批准,需要升級先前的設計,以達到更高的性能指標並具有更多功能。團隊成員立即充滿活力,準備投入工作。然而,項目技術負責人不得不為所有可能出錯的因素而擔憂,而且在更緊張的預算和進度限制下,管理的複雜性日益增加。 滿足越來越嚴苛的電磁兼容性(EMC)要求是這些項目管理挑戰之一。越來越多的新興應用和市場需要符合眾多EMC規範,而且標準也隨更嚴格的性能限制而不斷提高。 現有的分立式解決方案(如隔離反激式轉換器)具有物料清單(BOM)成本低等優點,但也存在一些缺點。典型的反激式設計(圖1)包含驅動隔離變壓器的控制器、次級整流和濾波以及光隔離反饋網絡。誤差放大器需要開發補償網絡的設計工程以穩定電壓回路,並且它的性能還取決於光耦合器性能的一致性。光電耦合器常常被視為廉價隔離器而用於電源,但其電流傳輸比(CTR)變化限制了電壓反饋性能和有效工作温度範圍。CTR參數定義為輸出晶體管電流與輸入LED電流之比,並且它是非線性的,具有明顯的個體差異。光耦合器的初始CTR通常具有2比1的不確定性,在高温環境中使用多年後下降高達50%(例如在高功率、高密度電源中的光耦合器)。對於項目經理而言,從成本的角度來看,反激式分離器件方法似乎更好,但需要權衡工程量和技術風險。 圖1.典型隔離式反激DC/DC轉換器 分立式方法的另一個問題在於能否滿足安全標準。安全機構對分立式設計的審查越發嚴密,因此針對分立式系統設計獲得必要的認證通常需要進行多次設計迭代。 系統中的隔離也增加了電源設計的複雜性。典型的非隔離設計具有常見的約束條件,如輸入電壓和輸出電壓範圍、最大負載電流、噪聲和紋波、瞬態性能、啓動特性等。就其本質而言,隔離屏障無法同時輕鬆監控輸入和輸出條件,這使得性能指標的實現更加困難。分割的接地域還會形成偶極天線,並且穿過勢壘的任何共模電流將激勵偶極子併產生無用的輻射能量。 通過測試 為使分立式電源設計通過EMC認證,可能需要進行幾次迭代才能正確完成。EMC測試耗時且昂貴,團隊需要在外部EMC合規性機構花費數小時進行準備並監控測試。一旦問題發生時,又要回到實驗室進行故障排除和更改。然後必須對設計進行全面地重新表徵,以確保標準性能指標不會因修改而受到影響。接下來,再回到EMC機構進行重新測試。 最後階段是獲得必要的安全認證。這是另一個漫長而昂貴的過程,由外部安全機構執行。設計團隊必須準備大量文件,並交由機構仔細檢查。任何新設計都需要進行額外的審查,因此重複利用先前已經過認證的電路非常令人期待。如果機構認定產品不符合安全要求,就可能需要修改分立式隔離電源設計。一旦進行了修改,將需要再次重新表徵設計並通過EMC測試。 更好的解決方案 解決這些問題的答案就是完全集成的、經過安全認證並有EMC性能文檔的元件。一個例子就是採用isoPower®技術的ADuM5020/ADuM5028低輻射隔離式DC-DC轉換器。這些產品可從5 V直流電源提供高達0.5 W的隔離電源,工作温度範圍為-40℃至125℃。它們已通過UL、CSA和VDE認證,符合多個系統和元件安全規範。這些產品用於簡單的雙層印刷電路板(PCB,圖2)中,在滿載條件下可滿足CISPR 22/EN 55022 B類輻射要求。 圖2.採用ADuM5020,結構緊湊,佈局簡潔。 小型封裝(16引腳和8引腳寬體SOIC)僅佔用很小的PCB面積,並且無需安全電容即可滿足輻射目標。這使得隔離電源電路比分立式方法更小、更便宜,例如(分立式方法中的)嵌入式拼接電容需要四層或更多層PCB,並要求有定製間隔以生成正確的電容。 滿足更多隔離需求而增加複雜性 隨着汽車和其他交通工具的日益趨向電氣化,對隔離的需求也在增加。與此同時,激烈的競爭使降低成本和縮短上市時間顯得尤為必要。與這些因素並存的是更為嚴格的監管要求和隔離設計的固有複雜性。傳統的隔離方法無法成功應對這種市場需求與挑戰的融合。完全集成的、經過安全認證並有EMC性能文檔的隔離式DC-DC轉換器,為系統設計人員提供了更好的解決方案。它們可以顯著降低設計複雜性並確保更好的EMC測試效果和合規性。由於在重新設計、重新表徵和重新測試方面耗費的時間更少,設計人員可以更加專注於如何減小電路板空間、減少風險、降低成本並縮短產品上市時間。

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  • 貿澤電子新品推薦:2020年12月

    貿澤電子新品推薦:2020年12月

    2021年1月5日 – 致力於快速引入新產品與新技術的業界知名分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics),首要任務是提供來自1100多家知名4px的新產品與技術,幫助客户設計出先進產品,並加快產品上市速度。貿澤旨在為客户提供全面認證的原廠產品,並提供全方位的製造商可追溯性。 上個月,貿澤總共發佈了超過555種新品,這些產品均可在訂單確認後當天發貨。 貿澤上月引入的部分產品包括: · Semtech LR1110 LoRa Edge™定位器參考設計 Semtech LR1110 LoRa Edge定位器參考設計採用LoRa Edge LR1110收發器,並且已通過LoRa Basics Modem-E嵌入式軟件進行預編程。 · Arduino OPLÀ IoT入門套件 Arduino OPLÀ IoT入門套件是一款可編程的開放式物聯網 (IoT) 平台,用户可以通過它向家中或工作場所中的設備添加智能連接功能,還可以用來打造定製IoT設備。 · Maxim Integrated MAX38802和MAX38803降壓開關穩壓器 Maxim MAX38802和MAX38803是全集成的高效開關穩壓器,適用於輸入電源電壓為6.5V至14V並且需要高達25A最大負載的應用。 · Littelfuse SLD5S單向表面貼裝TVS二極管 Littelfuse SLD5S器件是符合AEC-Q101標準的單向表面貼裝TVS二極管,設計用於保護敏感電子元件免受ESD、EFT和10/1000浪湧事件的影響。

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  • 3.5ms超高速寫入、支持125℃工作的EEPROM“BR24H-5AC系列”

    3.5ms超高速寫入、支持125℃工作的EEPROM“BR24H-5AC系列”

    全球知名半導體制造商ROHM(總部位於日本京都市)面向車載攝像頭和傳感器出廠設置、安全氣囊的彈出記錄以及需要長時間通電的FA設備和服務器的數據記錄系統等,開發出在嚴苛環境下也可穩定進行數據存儲和寫入、且支持I2C總線*1和125℃工作的EEPROM“BR24H-5AC系列”。 在車載和工業設備領域,由於安全性和可追溯性管理要求,需要將系統運行數據記錄在系統裏的非易失性存儲器*2中。其中,與非易失性FLASH存儲器相比,非易失性EEPROM存儲器在嚴苛環境下能夠更穩定地保存和寫入數據,因此,在車載和工業設備領域,常被用於車載攝像頭和安全氣囊、FA設備和服務器等對可靠性要求相對較高的應用中。 作為已有20多年EEPROM開發歷史的半導體制造商,ROHM致力於開發獨具特色且可靠性高的存儲單元,併為客户提供高品質的產品,在車載、工業設備和消費電子產品各領域獲得了高度好評。此次,在支持I2C總線的EEPROM中面向車載和工業設備推出的新系列產品,將有助於減少出廠前的生產工時。 本系列產品是採用ROHM自有的數據寫入/讀取電路技術、實現了3.5ms(毫秒)的高速寫入、支持125℃工作的EEPROM。與普通產品5ms的寫入速度相比,寫入時間可以減少30%。例如,在電子設備的製造過程中,對10萬台產品進行256Kbit的初始數據寫入(512次寫入處理)的情況下,工廠生產線佔用時間可減少約1天。 此外,普通產品保證的擦寫次數為100萬次,而本系列產品則高達400萬次,不僅有助於延長電子設備的使用壽命,而且還非常適用於必須頻繁擦寫數據的狀態記錄的設備。 本系列產品已於2020年10月起以月產100萬個的規模逐步開始量產(樣品單價200日元/個,不含税),可從AMEYA360、SEKORM、Right IC網售平台購買,1枚起售。 未來,ROHM將繼續擴大本系列產品陣容,同時還將開發支持SPI總線的產品,為提高各種車載和工業設備的可靠性和減少出廠前的生產工時貢獻力量。 <新產品特點> “BR24H-5AC系列”通過降低對存儲單元特性方面的製造差異,並充分發揮存儲性能,採用先進的數據寫入/讀取電路技術,實現了以下四大特點,有助於提高電氣系統效率。 1. 支持I2C總線, 3.5ms超快寫入速度,使電子設備出廠前的初始寫入時間減少30% 作為支持I2C總線和125℃的EEPROM,“BR24H-5AC系列”實現了3.5ms(毫秒)的高速寫入。相比普通產品5ms的寫入速度,寫入時間可減少30%,因此有助於減少電子設備出廠前的EEPROM初始寫入時間,並可以提高應急數據記錄系統的可靠性。 例如,在電子設備的製造過程中,對10萬台產品進行256Kbit的初始數據寫入處理的情況下,與普通產品相比,工廠生產線佔用時間可減少約1天(普通產品:5ms×10萬台 × 512次 = 約71小時,新產品:3.5ms×10萬台×512次 = 約50小時)。 2.支持400萬次擦寫,有助於延長電子產品的使用壽命 作為支持125℃的EEPROM,本系列產品實現了業界高水平的400萬次的擦寫次數。與普通產品100萬次的擦寫次數相比,本系列產品高出4倍,不僅有助於延長電子設備的使用壽命,還非常適用於必須頻繁擦寫數據的狀態記錄的應用。 3.1.7V低電壓工作,還適用於電池驅動的應用 作為支持125℃的EEPROM,本系列產品支持1.7V低電壓工作,因此不僅支持一般的5V和3V級別的應用,還支持無鑰匙進入系統等需要電池驅動的1.8V低電壓級別的應用。 4. 滿足全球高可靠性要求 本系列產品符合汽車電子產品可靠性國際標準AEC-Q100,不僅支持高可靠性產品標準的125℃工作,並且該系列中的所有產品均搭載了ECC(Error Check and Correction :錯誤檢查和糾正)功能,在存儲器偶然發生意外故障時,可以起到保護重要數據的作用。另外,由於採用標準的EEPROM引腳配置,而且常用的貼片封裝和容量(逐步開發中)產品陣容正在不斷完善,所以可輕鬆替換現有產品。 <BR24H-5AC系列產品陣容> <應用示例> 適用於 ■車載攝像頭等ADAS系統的出廠設置保存 ■點火系統的開/關記錄 ■儀表盤行駛距離顯示 ■安全氣囊等的工作記錄、應急數據記錄系統 ■汽車導航系統和汽車音響的設置保存 ■需要長時間通電的FA設備和服務器的數據記錄系統 等需要長時間保存高可靠性數據的應用。 <網售平台信息> 對象產品:支持I2C總線和125℃工作的EEPROM“BR24H-5AC系列” 開售時間:2020年12月起

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  • Easy Drive™ ADC 簡化高阻抗傳感器的測量

    Easy Drive™ ADC 簡化高阻抗傳感器的測量

    增量累加 ADC 憑藉高準確度和很強的抗噪聲性能,非常適合用來直接測量很多類型的傳感器。然而,輸入採樣電流可能壓垮高源阻抗或低帶寬、微功率信號調理電路。LTC2484增量累加轉換器系列通過平衡輸入電流解決了這個問題,從而簡化了信號調理電路或者不再需要這種電路。增量累加 ADC 的常見應用是熱敏電阻器測量。圖 1 顯示了直接測量高達 100kΩ的熱敏電阻器時 LTC2484 的連接方式。數據 I/O 通過標準 SPI 接口連接,每個輸入的採樣電流約為: 其中 或者當 VREF 為 5V、兩個輸入都接地時,約為 1.67μA。 圖 1:LTC2484 的連接方式 4-WIRE SPI INTERFACE:4 線 SPI 接口 圖 2 顯示怎樣平衡熱敏電阻器,以便最大限度減小 ADC 輸入電流。如果基準電阻器 R1 和 R4 是準確相等的,那麼輸入電流為零,不產生誤差。如果基準電阻器的容限為 1%,那麼由於共模電壓的輕微漂移,所測得電阻的最大誤差為 1.6Ω,遠遠小於基準電阻器本身 1% 的誤差。這個解決方案無需放大器,從而非常適合微功率應用。 圖 2:位於中間的傳感器 也許需要將傳感器的一端接地,以降低拾取的噪聲,或者如果傳感器在遠端,則可以簡化配線。如果這個電路使用時沒有緩衝,那麼不斷變化的共模電壓導致在所測得的電阻中產生 3.5kΩ滿標度誤差。 圖 3 顯示了怎樣將功率非常低、帶寬非常小的運算放大器連接到 LTC2484。就電源電流為1.5µA 的放大器而言,LT1494 有非常出色的 DC 性能規格,最大失調電壓為 150µV,開環增益為 100,000,但是其 2kHz 帶寬使該器件不適合驅動常規增量累加 ADC。增加一個 1kΩ、0.1µF 濾波器可提供一個供應 LTC2484 瞬時採樣電流的電荷庫,從而解決了這個問題,同時 1kΩ電阻器隔離了電容性負載和 LT1494。不要嘗試用普通的增量累加 ADC 這麼做,因為在圖 3 所示電路中,性能規格與 LTC2484 系列類似的 ADC 之採樣電流會產生 1.4mV 偏移和 0.69mV 滿標度誤差。LTC2484 均衡的輸入電流允許通過在 IN– 端放置一個相同的濾波器,輕鬆消除這些誤差。 圖 3:接地的、有緩衝的傳感器 圖 4:LTC2484 演示電路板 圖 5:LTC2484 演示軟件屏幕截圖,偏移為微伏級,噪聲為 600nVRMS

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  • 貿澤電子與Texas Instruments聯手推出新電子書,探索下一代機器人

    貿澤電子與Texas Instruments聯手推出新電子書,探索下一代機器人

    2021年1月4日 – 專注於引入新品推動行業創新的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 宣佈與 Texas Instruments (TI) 聯手推出一本新書The Future of Robotics(機器人未來展望),探討下一代機器人解決方案的實用開發經驗與策略。在本書中,TI和貿澤的專家發表了一系列文章,探討自主機器人、傳感器融合以及機器人中的傳感器所使用的通信標準等各種主題。 隨着機器人越來越多地應用於廣泛的行業和產品,工程師需要使這些解決方案更安全、更智能、更自主、更高效。這些目標是通過改進電機控制、傳感解決方案、通信和邊緣處理來實現。這本新電子書對下一代機器人解決方案所需的工具和技術進行了多項分析,包括毫米波傳感器、電源設備、處理器和驅動器。 除了引人入勝的文章外,《The Future of Robotics》還包含用於開發現代機器人的幾款TI產品的鏈接,這些產品包括傳感器、處理器和評估工具等。IWR6843ISK-ODS毫米波傳感器評估模塊允許直接連接到毫米波傳感器的載體卡平台,進而可以通過USB接口訪問點雲數據。此評估模塊還通過60引腳的高速接口來支持模數轉換器 (ADC) 的原始數據。 LMG341xR150 GaN FET可以改善電子系統的功率密度和效率。LMG341xR150具有超低的輸入和輸出電容,讓設計師能夠使用密集而高效的拓撲結構,如圖騰柱PFC。PGA460和PGA460-Q1超聲波處理器/驅動器提供高度集成的超聲波傳感解決方案,支持存在和接近檢測、目標距離和位置感測、佔位和運動檢測、無人機着陸輔助和障礙物探測等應用。 貿澤是Texas Instruments解決方案的全球授權分銷商。 貿澤分銷超過50,000種TI產品,包括4,500種開發套件,除了提供Texas Instruments各式各樣的新款半導體解決方案組合,每天還不斷上新。

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