作者：德州仪器Bharat Agrawal
电压反馈放大器可根据器件中的晶体管类型进行分类：双极互补金属氧化物半导体（CMOS）或是结型场效应晶体管（JFET）。一些放大器同时使用这两种晶体管，在放大器各阶段中获得对应的益处。例如，JFET输入放大器包含一个采用JFET的输入差分对，可产生非常大的放大器输入阻抗，之后是使用双极晶体管的增益和输出极。
JFET输入放大器可用作测试和测量模拟前端、电流感测放大器、模数转换器（ADC）驱动器、光电二极管跨阻放大器，或通过多路复用器用作多通道传感器接口。本文将以OPA2810为例，讨论在这些应用中使用JFET输入放大器的优势。OPA2810是一款110MHz、27V、宽输入差分电压（VIN, Diff）轨至轨输入/输出FET输入放大器。
数据采集和电流感测
测试与测量设备使用放大器作为单位增益缓冲器，或非反相增益配置来测量电压信号。该设备必须在不干扰测定量的情况下测量电压信号，这一操作可以通过JFET输入放大器中的高阻抗输入和低偏置电流来实现…
作者：TI 工程师 沈军
电源域隔离是电压监控ADC系统的一个重要设计要点，不合理的电源域隔离可能导致芯片关不掉，芯片发生闩锁，甚至芯片损坏的后果。这些问题主要是由于芯片内部ESD保护二极管的限制，以及芯片上电时序的限制，充分考虑这两点并且结合一些有效的隔离方法，可以较方便的设计出合理的电源域隔离方案。
图（1）电压监控
上图是一个典型的ADC电压监控系统的设计，对比两颗ADC，TLC4541 与ADS7951的使用情况。下面分别从芯片手册绝对最大值限制，输入电压隔离，输出接口隔离几个角度来理解电源域隔离设计。
芯片绝对最大值限制
绝对最大值限制，是指芯片管脚上电压，或者芯片温度，或者功率耗散等超过了绝对最大允许值，芯片可能会损坏的一种说明。这里我们只考虑芯片管脚电压的限制，左图是TLC4541的限制，所有的输入电压都是以VDD为参考…
作者: Vinay Agarwal
在与使用模数转换器 (ADC) 的系统设计人员进行交谈时，我最常听到的一个问题就是：
“你的16位ADC的精度也是16位的吗？”
这个问题的答案取决于对分辨率和精度概念的基本理解。尽管是两个完全不同的概念，这两个数据项经常被搞混和交换使用。
今天的博文详述了这两个概念间的差异。我们将在一系列帖子中深入研究造成ADC不准确的主要原因。
ADC的分辨率被定义为输入信号值的最小变化，这个最小数值变化会改变数字输出值的一个数值。对于一个理想ADC来说，传递函数是一个步宽等于分辨率的阶梯。然而，在具有较高分辨率的系统中（≥16位），传输函数的响应将相对于理想响应有一个较大的偏离。这是因为ADC以及驱动器电路导致的噪声会降低ADC的分辨率。
此外，如果DC电压被施加到理想ADC的输入上并且执行多个转换的话，数字输出应该始终为同样的代码（由图1中的黑点表示）。现实中…
TI现场应用工程师苏智超
近年来，中国心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段，而实时的便携式心电监测能够及时地发现异常心电信号，提醒人们提前就医，避免危险病情的发生，因此近年来心电监测市场十分火热。TI在心电监测领域耕耘多年，从心电采集ADC，低功耗的电源到无线传输，均有相应的解决方案。所以，本文将为您介绍TI在ECG应用中的相关产品，帮助您快速完成硬件设计。
一.心电导联数量与ADC选型之间的联系
TI心电信号检测相关的ADC有很多，通道数也不尽相同，那究竟该选择哪一颗产品…
作者：Collin Wells 德州仪器
最近在做一个项目时，我不得不对几组电子电线进行重新布线，让它们远离越野车的发电机，因为电容耦合产生的噪声可从发电机进入电线。这个项目让我想起了在通过电线、带状线缆或板对板连接器路由相互之间相邻信号时所遇到的类似情况。
正如采用绝缘体隔离的任何其它导体一样，任何相邻布线的两条电线都会在其之间产生电容。根据所用的线规和绝缘体材料，大部分标准带状线缆及电线会在电线之间产生 10 至 50 pF/ft 的电容，如下图 1 所示。
图 1. 带状线缆中相邻电线间的电容
由于信号会相互干扰，两条信号线之间的电容会引起信号延迟、噪声耦合或瞬态电压。
图 2 是电缆电容在通用双线开漏通信总线中引起大量瞬态电压的实例。右图是“开始”命令与左图前几个时钟脉冲的放大图。
图 2. 带状线缆的电容耦合
使用三英尺长的线缆路由两个相邻通信信号时，会出现图 2 中的结果…
作者：Vinay Tucson Agarwal 德州仪器
上周，我把家里的地毯换成了木制地板。在移除客厅楼梯的地毯后，我注意到原本“一致”的楼梯台阶的进深宽度其实很不均匀。对此，我感到非常惊奇，因为这么多年来我上上下下却从未注意到台阶是不均匀的。这是因为地毯绝妙地掩盖了这个问题。
以我书呆子式的思维方式，这件让我不禁想到了高分辨率 SAR 模数转换器 (ADC) 的问题。我原本以为我家的楼梯是均匀的，就像具有完美对称的量化步进的无噪声 ADC 的理想转换函数一样。图 1 显示了 3 位 ADC 的实例情况。
图 1.ADC 转换函数——“均匀一致的楼梯”
这再次让我这个书呆子开动脑筋思考，我家里不太完美的楼梯在尺寸上是非线性的（图 2），这与 ADC 代码转换永远不会完全均匀的情况非常类似。ADC 的这种不均匀特性主要取决于两个方面，即微分非线性…
在本系列文章的第一部分，我们讨论了直流增益中偏移电压(VOS)和偏移电压漂移(TCVOS)的结构，以及如何选择具有理想精确度的毫微功耗运算放大器（op amp），从而使放大后低频信号路径中误差最小化。在第二部分中，我们将回顾电流感应的一些基础知识，并介绍如何在提供精确读数的同时，利用运算放大器来实现系统功耗最小化。
电流感应
设计者通过将一个非常小的“分流”电阻串联在负载上，在两者之间设置一个电流感应放大器或运算放大器，实现用于系统保护和监测的电流感应。虽然专用的电流感应放大器能够发挥十分出色的电流感应作用，但如果特别注重功耗的情况下，精密的毫微功耗运算放大器则是理想的选择。
有两个位置可以根据负载放置分流电阻：负载与电源之间（图1），或者负载与接地之间（图2）。
图1：高侧电流感应
图2：低侧电流感应
在这两种情况下，为了利用已知阻值的电阻来感应电流，通过运算放大器来测量分流电阻两端的电压。运用欧姆定律…
欢迎继续阅读《模拟线路》上的《获得连接》系列博客！在上篇《获得连接》博客《串行解串器 XAUI 至 SFI 设计》一文中，我们深入了解了在 XAUI 至 SFI 协议转换器设计中使用 TLK10232 的方法。本文我们将回过头来了解如何在 LVPECL、VML、CML、LVDS 和子 LVDS 接口之间转换。
系统当前包含 CML 与 LVDS 等各种接口标准。理解如何正确耦合和端接串行数据通道或时钟通道的传输线路是一项非常重要的技能。我们先来了解一下大多数通用接口的电压等级及所需的端接技术：
图 1：通用接口电压等级
图 2：通用端口端接
接口之间的电压等级不同，而且各种接口需要不同的端接，因而接口之间并不兼容。不过没关系，现在已经有了解决该问题的方案。
要成功连接两个不同的接口，必须在两个接口之间布置各种 AC 耦合电容器。这些 AC 耦合电容器不仅可除去传输信号中的…
作者：John Johnson，德州仪器
本文介绍时钟抖动对高速链路性能的影响。我们将重点介绍抖动预算基础。
用于在更远距离对日益增长的海量数据进行传输的一些标准不断出现。来自各行业的工程师们组成了各种委员会和标准机构，根据其开发标准的目标（数据吞吐量和通信距离）确定抖动预算；同时还要考虑到组成通信链路的模块的局限性。
图 1 通信链路—抖动组件
图 1 显示了集成有一个嵌入式时钟的典型高速通信链路。每个子系统（时钟、发送器、通道和接收机）都会对整体抖动预算的增加产生影响。子系统抖动包括一个决定性 (DJ) 组件和一个随机组件 (RJ)，如图 1 所示。为了实现可接受的通信效果，必须满足下列条件：
方程式 1
其中：TJSYS 是总抖动，而 1UI 为1个单位时间间隔（1 比特时间）
总抖动 (TJ) 包括每个子系统决定性抖动和随机抖动的和。由于随机抖动自身的属性，进行这种求和时需要特别注意…
作者：Liu Seasat; Yu, Yuntao
我国于2019年进入5G部署预商用阶段，国务院要求力争在2020年启动5G的全面商用。5G时代，移动通信基础设施将迎来全面的更新，5G基站建设迫在眉睫。由于5G普遍采用Massive MIMO架构，基站内的天线通道数量急剧提升。4G时代，天线形态基本是4T4R或者8T8R，按照三个扇区，对应的射频PA需求量为12个或者24个；5G基站以64T64R大规模天线阵列为主，对应的PA需求量高达192个，PA数量将大幅增长。 5G 传输的宽带调制需要PA提供更高增益，更高效率和更严格线性度，而且5G的工作频点为2.5GHz和3.5GHz，未来会扩展到4.9GHz，甚至28GHz，所以5G系统中的关键技术部分——射频功率器件也迎来了重大变化。目前基站功率放大器主要为LDMOS技术和GaAs技术。GaN PA由于具有带宽更宽…
高压电路设计需要通过隔离来保护操作人员、与低压电路进行通信并消除系统内不必要的噪声。数字隔离器提供了一种简单可靠的方法，可以在工业和汽车应用中实现高压隔离通信。
要保持信号通过隔离栅的完整性，需要隔离电路初级侧和次级侧之间的所有耦合路径，包括电源。虽然数字隔离器的次级侧通常需要很少的电源，但系统设计者常常会增加额外的电源余量，以便为多个设备供电。
在本文中，我将分享在隔离信号和电源设计时经常出现的问题，并简要概述可用的分立式和集成式器件。
问题1：为什么要隔离数字隔离器的电源？
数字隔离器的内部架构由两个独立的数字集成电路 (IC) 组成，位于分离式引线框上，它们之间有一个高压隔离电介质屏障，如图1所示。每个IC都需要为设备的初级侧和次级侧提供单独的电源和接地，它们之间没有物理连接。此要求与器件支持基本隔离还是增强型隔离无关，适用于数字隔离器以及具有集成接口的隔离器件。
图1：数字隔离器的内部架构包括一个分离式引线框，需要独立…
作者：Captain Luo
在电机驱动、逆变电源等应用中，桥式电路是最基本的拓扑，典型三相桥式逆变电路如下图1所示。而桥式电路中的任一桥臂，其上下管一般采用180°导通方式，即上下管互补开关，为避免上下管直通，可采用插入死区的方式把上下管导通时刻错开。但是，实际应用中微控制器可能因为程序错乱或上电过程中IO默认高电平等原因，使得上下管驱动信号同时为高电平（有效电平），从而上下管发生同时导通（Shoot Through），这将可能带来烧坏功率模块的严重后果。Interlock即互锁电路就是针对该工况而设计的，可有效提高系统可靠性。
图1 三相桥式电路
约定HI，LI为高边、低边输入驱动信号，HO、LO为高边…
该实时控制系列的前一部分重点介绍了实时控制信号链的传感功能块（图 1）。很容易误解第二个功能块（处理），并假设它仅与核心中央处理单元 (CPU) 频率或每秒百万条指令 (MIPS) 相关，仅关注数据处理。在本系列文章中，我将通过高性能电源系统的视角展示处理的价值，并消除对处理在实时控制系统中的作用的任何误解。
图 1：实时控制信号链
不断增长的能源利用（尤其是在电网基础设施和电力输送应用中）需要高效、紧凑和稳定的电源系统。这一要求已经引起了电源转换系统的革命，以提供高能效、快速瞬态响应、高功率密度和更大电源容量。
高功效
如图 2 所示，数据中心的不间断电源必须连续运行。正如白皮书“结合使用 TI GaN FET 和 C2000 实时 MCU 实现功率密集且高效的数字电源系统”中所讨论的，效率的提高可以迅速减少财政支出，通过更小的散热器减小解决方案尺寸，并减少温室气体排放。但是，为了实现这些好处，实现复杂的电源拓扑结构可能具有挑战性…
作者: Thomas Kugelstadt 德州仪器
串行外设接口 (SPI) 总线是一个工作在全双工模式下的同步串行数据链路。它可用于在单个主控制器和一个或多个从设备之间交换数据。其简单的实施方案只使用四条支持数据与控制的信号线（图 1）：
图 1：基本 SPI 总线
虽然表 1 中的引脚名称来自摩托罗拉开发的 SPI 标准，但具体集成电路的 SPI 端口名称往往与图 1 中所示的不同。
表 1：SPI 引脚名称分配
SPI 数据速率一般在 1 到 70MHz 的范围内，字长为从 8 位及 12 位到这两个值的倍数。
数据传输一般由数据交换构成。在主控制器向从设备发送数据时，从设备也向主控制器发送数据。因此主控制器的内部移位寄存器和从设备都采用环形设置（图 2）。
图 2：双移位寄存器形成一个芯片间的环形缓存器
在数据交换之前，主控制器和从设备会将存储器数据加载至它们的内部移位寄存器。收到时钟信号后…
在第一篇ADC精度帖子中，我们确定了模数转换器 (ADC) 的分辨率和精度间的差异。现在我们深入研究一下对ADC总精度产生影响的因素，通常是指总不可调整误差 (TUE)。
曾经想到过ADC的TUE技术规格中的“总”代表什么吗？他是不是简单到将ADC数据表的所有DC误差技术规格（即偏移电压，增益误差，INL）相加，还是要更复杂一些？事实上，TUE是总系统误差相对于ADC工作输入范围的比率。
更确切地说，TUE是单位为最低有效位 (LSB) 的DC误差技术规格。最低有效位 (LSB) 代表ADC的实际和理想传递函数之间的最大偏离。这个技术规格假定未执行系统级校准。在概念上，TUE是ADC运行方式中以下非理想类型数值的组合：
图1. A…
作者：Thomas Kugelstadt，德州仪器 (TI) 应用工程师
通常产品设计时间非常紧张，用于新产品设计的资金也并不宽余，但不管怎样，我们都必须要在不增加成本的前提下设计出能够运行于恶劣环境下的稳健系统。一般而言，这会要求使用电流隔离，用于保护敏感控制电子组件免受外部突入和瞬态浪涌电流的损害。
如果您的设计涉及许多工业接口，那么当您在各大半导体厂商的官方网站上看到琳琅满目的RS-485、RS-232、CAN和I2C信号隔离器时，您会发现自己像一个进到糖果店里的小孩一样兴奋不已。但是，当您想要采购经理批准购买这些产品时，他会立马给您泼上一盆冷水：“不能利用一些已有的标准组件吗？不管用什么方法，把它们都利用起来！”
今后碰到这种情况，您可以热情洋溢的回答“没问题”，因为本文将为您介绍一部分工业接口电路，它们几乎都只使用一个标准隔离器。图 1-4 显示了工业应用中最为常见的数字接口的简化示意图…
作者：Thomas Kugelstadt，德州仪器
要求远距离或者在多个RS-232应用之间实现RS-232数据传输的一些工业用数据链路，通常都使用RS-232到RS-485转换器。尽管存在高达±13V的高信号摆幅，但RS-232仍然是一种非平衡或单端接口，而且本身极易受噪声影响。它的总线最大长度被限定在20米（60英尺）左右。尽管允许进行全双工数据传输（通过一些单独的信号导线同时发送和接收数据），但是RS-232并不支持在同一条总线上连接多个节点。
与之形成鲜明对比的是，RS-485是一种使用差分信号传输的平衡接口，从而让其拥有较高的共模噪声抗扰性。因此，延长RS-232数据链路传输距离和实现多总线节点连接，要求通过接口转换器将其转换为RS-485信号（参见图1）。
图 1 短距、点对点数据链路到远距、多点网络的转换
图2显示了一个低功耗、隔离式转换器设计的原理图。这里，一台个人计算机…
在电机驱动的楼宇自动化和电网基础设施应用（例如智能电表、智能锁、互联网协议(IP)网络摄像头和可视门铃）中，有多种设计低压系统的方法，如图1所示。
图1：电池供电系统：可视门铃、智能电表和电子智能锁
为这些应用设计电机驱动系统时，常见的挑战包括：满足持久、弹性和安全的电机运行需求；不断缩小的印刷电路板(PCB)空间；以及满足各种系统要求。在考虑电机驱动器电流消耗时，需要特别关注：集成电路(IC)和必要的元件板尺寸；设计简化、灵活性和可扩展性，以满足多种平台类型的需求。
降低功耗
对于智能锁、可视门铃、煤气表和水表等电池供电和电机驱动的系统，设计的一个重点在于通过在不主动驱动电机时保持低电流消耗来降低整体功耗，使得消费者不必经常更换电池。如果您对这些应用的实现感兴趣，TI提供了适用于电子智能锁和IP网络摄像机红外截止滤光器的参考设计。
…作者：Tan, Yuan
各类隔离器是我们在做系统设计时常常会谈及的话题，这篇文章将从以下三个方面展开介绍：
答案是隔离与可靠保护有关。电隔离是一种电路设计技术，允许两个电路进行通信，可消除在它们之间流动的任何不需要的直流电。
隔离常用于：
图1 隔离跨电介质隔离层阻止不需要的直流电和交流电
不同的隔离技术有什么不同？绝缘技术三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。设计人员之所以引入隔离，是为了满足安全法规或者降低接地环路的噪声等。电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险。然而，隔离会带来延迟、功耗、成本和尺寸等方面的限制。数字隔离器的目标是在尽可能减小不利影响的同时满足安全要求。
我们先看看绝缘材料的影响：
表1 …
在之前的博文中，我谈到了布局仪表放大器（运放）印刷电路板 (PCB)的正确方法，并提供了一系列可供参考的良好布局实践。在本文中，我将探讨布局仪表放大器(INA)时常见的错误，然后展示INA正确布局的一个例子。
INA 用于要求放大差分电压的应用，如测量通过高侧电流感应应用中分流电阻的电压。图1所示为典型单电源高侧电流感应电路的原理图。
图1：高侧电流感应原理图
图1测量的是通过RSHUNT的差分电压，R1、R2、C1、C2和C3用于提供共模和差模滤波，R3和C4提供U1 INA的输出滤波，U2用于缓冲INA的参考引脚。R4和C5用于形成低通滤波器，将运放给INA参考引脚带来的噪音降至最低。
虽然图1中的原理图布局看起来很直观，但却非常容易在PCB布局中出错，造成电路性能下降。图2显示了TI工作人员在检查INA布局时常见的三种错误。
图2：INA常见PCB布局
第一个错误是对通过电阻器差分电压Rshunt的测量…
通常，在定义一种新器件以达到严格的汽车标准时，我们的团队会看其它需要相同功能的系统，并且我们会设计跨所有这些应用的器件。这正是我们的团队开发新型ALM2402（专为汽车应用设计的双大电流运算放大器（运放））时发生的情况。
在定义ALM2402时，我们意识到许多汽车和工业系统均需要一种可驱动大电流电容性或电感性负载的运放。
在过去，常要求设计人员用分立组件来满足这种需要。要用分立组件设计一种简单的大电流放大器，您需要放大器、双极结型晶体管（BJT）和二极管。图1所示就是这样的一个范例，通常用于电机驱动器应用。该实施方案可驱动解析器（用来测量电机轴旋转角度）的励磁线圈。您可在许多汽车和工业应用中找到放大器设计（如驱动电感性负载）。这种典型的解决方案会在电路板空间和输出晶体管偏置方面给设计人员带来挑战。
此外，还需提供附加电路以实现过电流保护功能，这增加了分立实施方案的空间挑战。没有过电流保护功能，该系统会变“哑”。如果没有任何保护功能…
作者：Collin Wells, 德州仪器精密模拟应用工程师
在现代工业控制系统中，4-20 mA电流环路发送器一直是在控制中心和现场传感器/执行器之间进行数据传输最为常用的发送器，主要是因其便于安装、使用和维护。随着气动信号被用于控制执行器，并在早期工业自动化现场作为比例控制之后，4-20 mA电流环路发送器开始被大量应用[1]。典型的压力范围是3 PSI – 15 PSI，其中3 PSI代表零度输入/输出，15 PSI代表满量输入/输出。如果气动管路发生破裂，压力将降至0 PSI，表示出现需要修复的故障。电子化开始普及之后，气动管路逐渐被替代，取而代之的是由放大器、晶体管和其他分立电子元件组成的4-20 mA电流环路。
您可能会问“为什么要使用电流环路？”基尔霍夫定律中指出电流在闭合环路中是恒定的。由此便可以在很长的距离内使用4-20 mA电流环路，而且环路中任一点的电流都是恒定的，不受导线电阻的影响。当然，欧姆定律有效性的前提是具备充分的环路电压…
若您是运算放大器，您可能从未想过接纳仪表放大器（INA）。这是因为在关键应用中，如电流感应和传感器信号调理，INA的功能更强大、性能更佳。INA也无需太多的外部援助，他们不会开环运行。但是，与运算放大器相比，它们并非具有多功能，通常更昂贵，所以不要放弃希望。
INA的一个关键功能是在存在大的共模电压和直流电位的情况下调节小差分信号。INA的设计旨在抑制共模电压（VCM），只能增益或调节差分电压（VDIFF）。通过共模电压传递给输出的误差由共模抑制比（CMRR）规范确定。图1定义了INA的共模电压，并显示了改变共模电压可能导致的参考输入误差电压。
图1：INA的共模电压的表示
INA是输入上具有高阻抗缓冲器的差分或减法器放大器的本质派生产品。因此当我们谈论INA的时候，最好从差分放大器开始。如图2所示，差分放大器应仅放大差模信号，并抑制共模信号。对于带有完美平衡电阻的理想放大器…
作者：Lin Wu，德州仪器 (TI) 产品市场营销经理
今天，我们来谈谈所有电子系统都存在的一种常见问题——电磁干扰也即 EMI，并侧重讨论时钟的影响。
从广义来讲，EMI 是中断、阻碍或者降低电子器件有效性能的所有电磁干扰。其产生的方式有两种：1）通过存在于信号之间的寄生电感/电容，或者通过电源或接地连接的无用耦合，从而产生 EMI；或者2）直接通过电子/磁辐射，即辐射性 EMI。
由于两个原因，时钟信号常归咎于 EMI。即使时钟低频率运行，较好的时钟上升/下降沿也包含大量的奇次谐波，其在更高频率时会引起 EMI。另外，时钟通常会在板上传播一段较长的距离，从而更可能给其他组件带来干扰。通常，EMI 可通过频谱分析仪测量，如图 1 所示。图中，绿色信号存在一些超出红色 FCC 屏蔽的频率分量（300MHz…
作者：Wayne Liu
Abstract
FPD Link 器件广泛的应用于汽车影音娱乐以及ADAS系统中高清视频数据的传输。本文主要总结了FPD Link 串行、解串芯片的主要功能模块的基本工作原理以及其在链路中的作用，便于工程师们快速理解和应用FPD Link系列产品。
Contents
1..... FPD Link系统架构.............................................................................................................................. 2
2..... FPD Link 串行芯片架构介绍...........................................…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
