德州仪器应用工程师Timothy Claycomb
简介
一些运算放大器（运放）具有感性开环输出阻抗，稳定这一类运放可能比阻性输出阻抗的运算放大器更为复杂。最常用的技术之一是使用“断开环路”方法，这涉及到断开闭环电路的反馈环路和查看环路增益以确定相位裕度。一种鲜为人知的方法是使用不需要断开环路的闭环输出阻抗。在本文中，我将讨论如何使用闭环输出阻抗来稳定带阻性或感性开环输出阻抗的运算放大器。
等式1计算闭环输出阻抗Zout，它取决于开环输出阻抗Zo，开环增益Aol，和反馈系数B。方程1表明，随着Aol的减小，Zout增加：
Zout = Zo/(1 + Aol*B) (1)
闭环输出阻抗可以是阻性、感性和双感性的，这取决于开环输出阻抗在运算放大器中的设计。对于带阻性开环输出阻抗的运算放大器，闭环输出阻抗是阻性的，并且因Aol的减小而随频率增加。当Aol减小时，闭环输出阻抗变为感性。对于带感性开环输出阻抗的运算放大器…
我们都知道驾驶汽车时看清路面至关重要。而在实施自动驾驶等技术时，对这点要求得更为严格。自动驾驶汽车的“眼睛”被称为光检测和测距（激光雷达）技术，可提供汽车周围环境的精确图像。激光雷达使用光源和传感器来检测物体。
激光雷达系统的视场 (FOV) 决定了激光雷达能够捕捉到的图像的宽度，因此该视场对于自动驾驶决策算法十分重要。扩大FOV的方法有很多种，其中之一就是利用机械扫描，使用电机帮助实现360度FOV。无刷直流 (BLDC) 电机可以实现此目标，且高效低噪，因此广受欢迎。
图1展示了激光雷达模块，图2展示了配备激光雷达的自动驾驶汽车。
图1：激光雷达模块
图2：配备激光雷达的自动驾驶汽车
配备机械扫描激光雷达的自动驾驶汽车
典型的激光雷达模块由光源和传感器组成，可实现120度FOV。遗憾的是120度的视场对于自动驾驶环境来说远远不够…
“人如其食”是一个常见说法，建议您仔细选择食物，因为它会直接影响我们的健康和福祉。
虽然并非精确的比较，但这一概念适用的前提是您将输入参考信号视为食物，由锁相环（PLL）/合成器摄入，这会影响PLL/合成器的性能，可在图1所示的输出相位噪声中可见一斑。在本博文中，我将提供一些实际示例来说明什么是良好的输入参考，不良输入参考会造成何种损坏，以及如何分析给定的输入参考。
图1：输入参考噪声也乘以PLL
往后倒推一步，当与压控振荡器（VCO）配对时，PLL成为可锁定到低频信号（来自稳定晶体振荡器的10MHz）的控制环系统，并将其乘以更高的频率（LMX2592可径直乘以9.8GHz）。
示例1
图2所示为单边带相位噪声图。橙色线是100MHz输入参考信号，它使用非常低的相位噪声晶振作为输入参考。本例中的LMX2582合成器将100MHz倍频到5,160.96MHz。如此以来，输入参考噪声也以…
我们大多数人都变得非常依赖可与职场人士、家人和朋友保持联系的手机。然而有一个地方，在那里笔者感觉最难和外界随心所欲地保持联系 —— 在何处？就是在自己的汽车里。笔者的手机放在乘客座位上，接收新的短信、电子邮件、社交媒体通知并记录未接来电。遇到红灯停车时，笔者经常抓起手机快速查看新通知。但当抵达自己的目的地后，笔者的手机电池电量通常会所剩无几。
笔者尝试了所有的Bluetooth®产品和12V的手机充电器。每当买回一款新产品笔者都欣喜激动一阵子，但它很快就不能满足需求了。当笔者在自己的汽车里使用扬声器时，人们会抱怨语音质量不佳；而且笔者的手机（其功能几乎丝毫不逊色于一台笔记本电脑）只能勉强维持充电状态，从来不能以接近500mA的电流充电。此外，音频内容也无法到达汽车并在其多种功能强大的显示器上共享。
但是，当笔者借助通用串行总线（USB）C型端口进行工作时，却对它能改变驾乘体验（实际上，笔者一直想等有人让USB…
欢迎阅读《获得连接》系列博客！在上篇《获得连接》博客《多点应用的 LVDS》一文中，我们介绍了 TIA/EIA-899 或 MLVDS 标准以及一个典型的最终应用。本文我们将探讨串行解串器 (SerDes) 以及各种技术及其应用。
串行解串器是可将大位宽并行总线压缩成少量（通常为一条）差分串行链路的器件，该链路可在远远高于低速大位宽并行总线的速率下进行切换。串行解串器对大位宽并行总线进行了串行化，不仅可实现在系统内部、系统间或位于两个不同地点的系统间进行大量数据的点对点传输，同时还可降低功耗、板级空间和成本。下图 1 是串行解串器的基本概念。
图 1：串行∕解串
随着数据速率的增加，有关实施并行总线的问题也随之增多。较快总线比较慢总线功耗高，而且由于定时容差的降低，信道数量的增加，布局难度也越来越大。随着数据速率的增加，保持信道间的时滞也日益重要，原因是较大的时滞差异会导致系统定时问题…
作者: TI专家 Bruce Trump
翻译: TI信号链工程师 Michael Huang (黄翔)
以前谈到电源去耦，我警告过糟糕的去耦会增加放大器的失真。一位读者问了一个有趣的问题，去耦电容的接地脚应该在哪里接地才能消除这个问题呢？
这个问题升级到关于正确接地的技术。题目太大了，不过我也许能够提供一些启发性的例子。
Figure 1是反向放大电路与同相放大电路及其杂散接地寄生电阻和电感（用红色标出）。节点A、B、C是理想地。但如果电流流过接地的寄生阻抗，这些节点将形成不同的电位。这些寄生的阻抗会使得对地失真电流影响到输入信号。
读者的问题是“去耦电容的接地端应该连在哪里”。这是重点。从运放电源脚流进的电流（也流经去耦电容）会引起失真，因为电流只提供了半个正弦波。如果失真（或其他干扰）电流流过一个脆弱的地节点，它会增加放大器的失真（或其他误差）。
一个干扰或失真电流流进A节点直接影响了输入信号的参考地…
作者：Jason Ren
RF Transceiver芯片的集成度越来越高，AAU的射频链路的功能前移。AFE8092是TI高性能，大带宽的多通道射频收发器件，已经大规模在5G Massive MIMO射频TRX板上成功商用。它包括了8个发射通道，8个接收通道，2个反馈通道，所有通道均为射频直采架构。各个射频链路的大带宽，高性能使得AFE8092适用于大部分4G/5G基站TRX射频板应用场景。
如图1所示，AFE8092的接收（RX）链路包含了4Gsps直采ADC，包含了DSA(Digital Step Attenuator)。每个接收通道数字部分包含功率监测，可以支持内部或外部的AGC控制，同时也包含RF overload功率监测，保证可靠性。发射(TX)链路包含了最高支持到12Gsps的射频直采DAC，包含DSA。也集成了功放保护(PAP)功能，防止突发大信号导致功放烧毁…
智能手机正在向超大屏、高分辨率、超长待机时间演进。这些功能都会加快电池的使用。因此，客户需要更快的充电速度。
当智能手机和其它移动设备采用更大容量的电池后，充电适配器将需要拥有更高、更快的充电能力。虽然现在各大厂商提出了不同的解决方案， 但是核心思想是提高电源适配器输入端的电压。其中一个原因是，电源适配器的电流承载能力往往是非常有限的，采用更高的输入电压可以在不增加输入电流的条件下，提高输入功率。电源适配器的输入电压标准一般是5V。5V是USB VBUS的默认标准。电源适配器的输出端的电压，则是可以通过USB D+/D-两根信号线上的传输协议，根据输出功率需求适当提高的。现在典型的输出端电压有5V, 9V和12V三种。具体情况还要参考电源适配器自身的功率传递能力。用于控制充电的芯片，例如系统中的控制器，通过控制USB D+/D…
在之前的博文中，我说明了如何设计工业自动化用二线制或回路供电模拟输出。在熟知变送器设计和运行的前提下，本文将讨论如何设计保护这些系统的电路。图1为基本的二线制变送器设计供参考。
图 1：基本二线制变送器设计
二线制变送器保护电路需要保护该系统面临的两种风险：
IEC61000-4测试标准复制了几种常见的工业瞬态信号和辐射发射情况，我的同事Ian Williams在其系列文章中对此作了介绍，点击此处进行阅读。简而言之，这些测试中电压为高压，有时电流也很高，而且为瞬时过程，能够很轻易地破坏敏感的模拟元件。为了保护二线制变送器不受这些信号的损坏，供电端和/或回路端电压和电流必须加以限制。
双向瞬态电压抑制（TVS）二极管是限制两端电压的完美元件。TVS二极管是简单的钳位设备，在其两端的电压超过击穿电压后会导通。TVS二极管有多个击穿电压选项…
在所有描述世界日益电气化的流行语中，有一个词十分亮眼：电流检测。如果电流检测技术不可靠、不准确且难以用于设计，那么在太阳能电池阵列、电动汽车 (EV) 充电站或机器人领域令人耳熟能详的创新几乎都不可能实现。
本文将介绍随着电气化应用发展而出现的四大设计趋势，以及用于提高系统电压、增强系统保护、实现遥测监测和缩减外形尺寸的电流检测技术。总的来说，电流传感器监测电气系统中的一项重要参数，即电流，这能够使系统在安全范围内尽可能高效地运行。
通过电流检测支持更高的系统电压
随着对效率的要求愈加严格，系统电压也随之增加，从而有助于提高效率。根据欧姆定律，在较高的系统电压下，可通过降低负载的电流来得到等量的功率，这有助于减少系统中的 I2R 损耗。电压愈高，系统可以愈发高效地传输大功率…
作者：SZ OEM, Shen Jun
典型的信号采集链路会包含放大器，ADC 这些核心部件，根据实际的需求可能会有模拟开关一类的实现多路信号采样。通常放大器的噪声会有针对不同放大拓扑结构的计算方法，由噪声密度在等效带宽内积分而成，然后使用TINA-TI这种仿真工具实现噪声的仿真与验证。通常在高精密系统里面，噪声是微弱的，比如下面的一个典型的放大电路，TINA-TI的仿真结果是噪声为300uVrms, 示波器对于这样的噪声测量是无能为力的。本文使用TI高性能的ADC的评估板, 像ADS127L01，结合Matlab的计算，来对放大器的噪声进行一个评估。
图（1）测试电路与仿真噪声
通过高精密的ADC去采集运放的输出噪声，可以利用几个表征ADC噪声性能的方法，STDEV，直方图和快速傅立叶变换。STDEV就是离散数据的噪声有效值，FFT通过累加各频率的分量…
TI Transceiver芯片是高集成度，高性能的射频收发器芯片。产品族内产品架构种类丰富。在产品架构方面，包括了以AFE77xx系列为代表的零中频架构收发信机，以AFE80xx, AFE79xx，AFE76xx系列为代表的射频直采架构收发信机。在产品通道数方面，支持最低2T2R1F，4T4R2F到8T8R2F的通道数。同时，也支持大部分射频控制功能，如AC校正，PAP保护以及AGC控制功能。本篇blog会简单介绍AFE8092的AGC功能中涉及的帧同步特性，指导用户针对射频系统要求进行参数指标设计。
AFE8092是TI 基于射频直采架构的收发信机，由于其大带宽，高性能射频指标，高灵活度的优势广泛应用在基站射频板上。其框图如下所示。其中，每个发射链路包含最高12Gsps采样率的DAC，最高支持到800MHz的带宽，40dB动态范围0…
在TI开发电感数字转换器（LDC）时，我们经常使用各种电子表格来确定适当的设置或功能。为了方便起见，我决定将所有各种工具集成到一个电子表格中，我们将这个电子表格发布到网络上，以帮助您设计LDC系统。
电子表格在Microsoft Excel上运行，您可以点击此处下载。计算器工具不使用任何宏或特殊加载项，因此它很容易下载。虽然我们竭力维持此工具的准确性，但我们不对结果提供任何保证。
电子表格工具的起点是“内容”选项卡，如图1所示。此选项卡包含所有可用计算工具（参见表1）的列表，每个计算工具都处在单独的选项卡上。只需点击蓝色链接，即可转到相应的计算器。
要使用此工具，请在黄色字段中输入参数；结果在橙色字段中。不要更改橙色选项卡中的公式，否则您将出错或计算不正确。
计算器选项卡
说明
在将一个运算放大器设计成为全新应用时经常被问到的两个问题是：
应该在目标电路中评估运算放大器的最大功率。我们假定放大器运行的第一种情况是这样的。我们将最低负载电阻RL加载到输出上，正如OPA 316电气特性表中所列出的那样。这个表格中列出的值为2 kΩ（红色椭圆中的值）。
当VS 和 IQ为最大值，并且输出被偏置到Vs+电源电压一半的dc电平时，将出现最大功率耗散。图2显示出OPA316被配置为单电源，非反向放大器。其输出正在驱动一个对地为2 kΩ的等效负载，此负载由RL与RF和RI串联形成的电阻并联而成。此非反向输入由一个+1.375Vdc电源驱动，由于有2倍增益，这个值在输出上表现为2.75V。OPA316的输出晶体管中的一个使电流流经对地为2kΩ等效负载电阻…
作者: Mike Beckman 德州仪器
模拟设计中的热噪声几乎总属于寄生特性，需要不惜一切代价加以避免。输入滤波、PCB 板面布局和接地连接都是良好模拟系统中最重要的因素，但用户总能在模拟系统中找到一定量的 Johnson-Nyquist 热噪声和闪烁噪声。
另一种噪声源，即量化噪声比热噪声和其他噪声源更重要。当信号从模拟转为数字时会产生量化噪声。
图 1 显示了 4 位模数转换器 (ADC) 数字化正弦波这一极端实例中获得的量化噪声
图 1
当您用尺子测量物体时，需要实际读取尺子的刻度来测量物体的大小，对吧？但如果物体的尺寸介于两个刻度之间会怎么样呢？如果必须在量尺刻度的两个点之间进行选择，那么您会选择最接近物体实际尺寸的刻度。两点之前最近刻度的舍入误差就是量化噪声的物理表现形式。
所有 ADC 都会对连接至其输入端的电压执行这种操作。它们会进行信号检测并将实际电压近似为有限数量的步长…
为了可靠地捕获高频信号和快速瞬态脉冲，示波器和有源探头等宽带宽数据采集系统需要满足以下要求的高性能模拟前端（AFE）信号链：
克服这些设计难题的一种方法是建立基于复合环路的方案，使低频和高频信号链交错，以获得直流精度和较宽的大信号带宽。
由于部署满足系统要求的基于复合环路的电路非常复杂，工程师通常需要设计定制的应用特定集成电路（ASIC）或使用多个分立式元件，如图1所示。这两种方案都存在弊端，包括需要专门的ASIC专业知识，同时还会增加设计复杂性。这两种方案还需要在性能和成本方面进行权衡：分立式实施比ASIC成本低，但不符合性能等级的要求。
图1：具有精密放大器模拟前端的分立式缓…
作为支持模拟和数字温度传感器的高级应用/系统工程师，在工作中经常被问到有关温度传感器应用的问题。其中有很多是关于模数转换器（ADC）的，由于ADC在系统应用中的重要性，我花费很多时间在解释ADC对系统精度有何意义，以及如何理解并实现所选传感器的更大系统精度上。
温度传感器用于大功率开关电源设计中，需要监测功率晶体管和散热器。电池充电系统需要温度传感器监测电池温度，以便安全充电并优化电池寿命，家庭恒温器则需要温度传感器监测房间温度，以相应控制供暖，通风和空调系统。
这些应用中，常用的温度测量方法是使用负温度系数（NTC）热敏电阻。NTC是电阻器件，其电阻随着温度的改变而改变。为了满足当今温度传感器需求，一种更新、更高效、更准确的方法是使用硅基热敏电阻，它是一种正温度系数（PTC）器件。并且PTC不是电阻器件，而是电流模式器件；在电流模式下工作的硅提供基于温度的线性输出电压…
德州仪器（TI）
作者：Zhou, Jimmy
在精密测量应用领域，为了实现多通道数据测量，广泛地使用了MUX（多路复用器）芯片。在多通道的模拟量测量电路中，往往会采用MUX用于多个通道模拟量的切换，从而节省调理电路、参考电路和ADC成本，实现整体成本的最优化。
图1：典型的模拟采样应用电路
常用的MUX的通道数是2路、8路和16路，在一些特殊应用，需要更多路的采样通道，比如64通道。对于64通道的模拟信号采样，如果采用8通道的MUX，方案整体上的资源需求如表1。可以看出，如果采用传统的结构，考虑了ADC、参考芯片和运放调理电路，整个系统成本比较高。
表1：使用8通道MUX实现64通道模拟采样的系统资源
ADC
参考芯片
运放调理电路
MUX
MCU与ADC通信接口
MCU控制MUX I/O口
8
8
作者：Kevin Duke
我们的 DAC 基础知识系列文章现已涵盖大量的技术信息，从简单的理想数模转换器 (DAC) 到减少干扰等复杂问题，应有尽有。在本系列的最后一篇文章中，我们将讨论总体未调整误差 (TUE)。
高精度 DAC 可实现出色的 DC 性能或极低频率性能。在很多高精度 DAC 应用中，与代码转换、干扰和压摆率有关的 AC 误差技术参数在定义 DAC 精确度时可以忽略。这是因为输出在大部分时间里是趋稳不变的。
在《DAC 基础知识：静态规范与线性度》一文中，我介绍了所有 DAC DC 误差参数：失调误差、零代码误差、增益误差、差分非线性 (DNL) 与积分非线性 (INL)。在试图表达 DAC 在 DC 下有多精确时，很难考虑到所有这些误差源。这正是 TUE 的亮点所在。它是一个对所有这些误差源进行综合后得出的单个数字，用以简洁表达 DC DAC 输出的精确度。唯一的不足是需要您做一点统计工作。
在统计过程中…
作者: TI专家 Bruce Trump
翻译: TI信号链工程师 Michael Huang (黄翔)
我们已经把芯片级的ESD性能写入数据手册多年，但这些参数仅适用于在芯片焊接到电路板前。那么在电路板上的ESD性能如何呢？
我们用多次电击若干个芯片的每个引脚的方法来确保其ESD性能。它模拟了在触摸和装配过程中芯片遭遇的恶劣情景。如果没有ESD保护电路，只需要低至10V的静电即可造成芯片损坏。
但是您也许更关心在PCB板装配后和使用时的ESD承受能力。一个芯片在安装到板子上后一般是有更好的可靠性。电源连接处有旁路电容，可以承受相当大的放电。连接到板子的输入输出一般有串联的电阻以及PCB走线的电感。到地的电容，即使是从PCB走线上的到地电容，增强了避免损害、承受静电放电的能力。
您可以使用额外的钳位二极管或者类似齐纳管的器件1，它们能大大提高您整个产品或设备的ESD承受能力。Figure1展示了一个最基本的方法…
随着数字隔离器在工业和汽车应用中的日益普及，设计人员会面对众多的可用选件，如何为系统选择合适的设备？面对这些挑战，大多数数字隔离器在设计时都考虑了特定的系统要求和应用，使得设计人员必须对不计其数的规格和功能进行分类，确保他们选择的设备能够满足系统要求。选择错误的设备可能会对系统的整体设计产生重大影响，导致产品无法满足法规要求，或者无法在预算范围内提供可靠的解决方案。
找到合适的设备并非难事。本文将逐步介绍选择数字隔离器的一些关键步骤，从而简化您的搜索。
步骤1：了解您的隔离规范要求
第一步是了解系统的隔离规范要求。尽管有时似乎存在无穷无尽的需求，但在选型初期，工程师们可以从一些关键的因素开始考量。
工作电压（VIOWM）：隔离栅在产品使用寿命内需要承受的恒定电压是多少…
工程师们一直在努力寻找更有效、更高效且成本更低的解决方案。当需要对模拟输出进行非常精确的控制时，系统设计人员通常使用精密数模转换器(DAC)。需要精确控制辅助功能的设计通常还需要结合使用分立式模拟元件和微控制器(MCU)来控制DAC的输出。
选择合适元件、编写软件并确保系统可协调工作的过程不必非常复杂，即使在实现基本功能时也是如此。在本文中，我将探讨如何使用智能DAC这一新型器件在降低成本和缩短开发时间的同时提高系统性能。
智能DAC是出厂可编程的精密DAC，具有集成的非易失性存储器(NVM)、可编程状态机逻辑、脉宽调制(PWM)发生器和内置的自定义波形发生器。由于智能DAC无需使用软件，因此可以填补DAC电路、MCU电路以及使用精密电阻器、电容器和电感器等元件构建的离散型电路之间的差距。图1显示了智能DAC如何提供独特的常规实施方法。
图1：智能D…
如果你听说过智能放大器的话，你也许想过，如何用音频使你的下一款产品在众多的竞争产品中脱颖而出。虽然你能够保证用诸如TAS2555智能放大器等器件设计、布局布线并且生产出印刷电路板 (PCB)，不过使上市产品能够发出正确的声音似乎才是最最重要的。
别担心。PurePath™ Console 3软件套件 (PPC3) 能够用易于使用的图形化用户界面 (GUI) 和集成工具来打消你的这一顾虑。
全新一代PurePath™ Control 3软件套件结合了以下几个特性：
这个应用程序使你能够快速且轻松地对最终的扬声器解决方案进行特性化设置、调谐和测试，从而在实现全方位保护的同时，确保了声音的响度。在TAS2555智能放大器主页面内…
作者：Art Kay 德州仪器
记得大学的时候，我们莫名其妙地将 120VAC 电源连接到了 5V 微控制器电源上。微控制器爆了，实验室里到处都是陶瓷 DIP 器件的小碎片。这是我的第一次电气过应力 (EOS) 经历。
虽然可能很明显不应该将 120V 电源连接到 5V 器件上，但怎么知道安全工作等级是多少呢？答案就在“绝对最大额定参数”表中，该表主要描述器件损坏前所能承受的最差情况输入信号、电源电压和温度。表 1 是 OPA192 绝对最大额定参数的实例。在本博客中，我们将重点探讨电源电压和输入信号。我还将写一篇介绍其它参数的后续博客。
表 1：OPA192 的绝对最大额定参数表
在本实例中，绝对最大电源电压对于单电源而言是 ±20V 或 40V。必须理解，绝对最大电源电压（表 1 中 40V）不同于工作技术参数中的最大电源电压（表 2 中的 36V）。超过绝对最大电源电压会损坏器件…
作者: TI 专家 Bruce Trump
翻译: TI信号链工程师 David Zhao (赵大伟)
比较器是一个简单的概念-在输入端对两个电压进行比较。输出为高或者低。因此，在转换的过程中为什么存在振荡？
当转换电平缓慢改变的时候，这个现象经常会发生。常常是由于输入信号存在噪声，因此在转换电平附近的轻微波动会引起输出端的振荡。即使输入信号没有噪声，比较器本身也会存在噪声，比如其中的运放就存在噪声。当输出突然从一个轨转变到另外一个轨的时候有时也会引入噪声，并且会通过电源或者输出电路反射到输入端。
无论原因是什么，迟滞通常会是一种解决方案 - 受控正反馈。就像是猛然关断开关。当你逐渐推动杆的时候，通过中心点的时候将会猛然跳到一个新的位置。假若没有缓冲的情况下，开关会不停振荡并且其接触点将会不停地出现火花。
图1a给出了比较电压VR设定在2V的一个简单的比较器…
模拟
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DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
