作者：德州仪器Ryan Kraudel
“用于生物计量可穿戴设备的光学心率传感器”三篇系列文章的第二篇。第一部分重点介绍了这些传感器系统的工作原理，以及如何使用它们进行测量。
设想一下，您正在参加一个计划会议。团队刚刚提出了一些非常棒的想法，他们为新的可穿戴设备设计了一种光学心率传感器，您可以将其添加到您的产品线中。他们都向您求助：我们应该与谁合作开发传感器系统? 突然间您意识到你并不完全确定从哪里着手。
我们参与了50多个生物识别可穿戴设备项目。 我们的技术应用到目前市场上20多种不同的生物识别可穿戴设备中。我们犯了一些错误，从这些经历中吸取了很多教训，并在此过程中取得了一些成功。以下是我们在整个过程中总结的十大经验教训，在为您的新一代可穿戴设备选择生物识别传感器系统时，您可以作为参考。
1.在您开始之前，要证明它是有效的。这可能看起来非常明显，但任何将生物识别可穿戴设备推向市场的人都会告诉您，产品开发周期中最难的部分是让生物识别传感器系统能够很好地满足您的要求…
许多教材和参考指南将运算放大器（运放）定义为可以执行各种功能或操作（如放大、加法和减法）的专用集成电路（IC）。虽然我同意这个定义，但仍需注重芯片的输入引脚的电压。
当输入电压相等时，运算放大器通常在线性范围内工作，而运算放大器正是在线性范围内准确地执行上述功能。然而，运算放大器只能改变一个条件来使输入电压相等，即输出电压。因此，运算放大器的输出通常以某种方式连接到输入，这种通常被称为电压反馈。
在本文中，我将解释一个通用电压反馈运算放大器的基本操作，并请您参阅其他内容以了解更多信息。
运算放大器设计
图1描述了运算放大器的标准示意图符号。有两个输入端（IN+, IN-）、一个输出端（OUT）和两个电源端（V+, V-）。这些端的名称可能因制造商而异，甚至单个制造商也可能使用不同的名称，但它们仍然是相同的五个端。
例如，您可能会看到Vcc或Vdd而…
您是否希望学习 RS-485 收发器的设计教程？本文基于 TI E2E 社区中的常见问题提供了一些解答，对于任何希望详细了解此通信标准的人来说都是非常有用的资源。
有关隔离式 RS-485 收发器的具体信息，请参阅技术文章“有疑问？TI帮你汇总隔离型RS-485收发器的七大设计问题”。
1、何时需要 RS-485 总线端接，如何正确进行端接？
RS-485 总线端接在许多应用中都很有用，它有助于提高信号完整性并减少通信问题。“端接”是指将电缆的特性阻抗与端接网络相匹配，使总线末端的接收器能够接收最大信号功率。未端接或未正确端接的总线将出现失配的情况，从而在网络末端产生反射，导致整体信号完整性降低。
在网络的双向环路时间远大于信号位时间时，不需要端接…
POE即Power Over Ethernet, 是指无需使用额外电源线而通过以太网网线供电的方案。此方案广泛应用于安防摄像头, 网络视频存储等场合。POE标准的发展过程经历了2003年IEEE 802.3af标准的发布，2009年IEEE 802.3at的发布，以及2018 年IEEE 802.3bt标准的发布。在POE的系统架构分为PSE (Power Sourcing Equipment) 和PD(Power Device) 两部分. IEEE 802.3af（我们常称其为Type1）对应的功率等级为PSE=15.4w, PD=13w. IEEE 802.3at（我们常称其为Type2）对应的功率等级为PSE=30w, PD=25.5w…
PA控制器用在基站系统中为PA提供所需的精确栅压。当前MIMO系统的通道数较多，同时，每一通道的PA级数也较多，意味着如果不考虑栅压复用情况，设计者需要更多的PA控制器来进行栅压控制，以达到更好的PA性能。TI的AMC7932集成了32路12bitDAC，为客户提供更好的PA控制器解决方案。
在某些系统中，会出现不同PA共用一路栅压的情况。在理想状态下，这种应用没有问题，因为相同型号的PA要求的栅压点会是一致的。但是在实际系统中，由于不同PA的温度不同，各个器件自身的差异性，会导致所要求的栅压有一定的差异。
1、功放栅压复用为PA系统带来了什么
使用ADS软件，基于Part Number为MW6S004N的PA进行了仿真。对功放的栅压进行扫参，对功放的增益以及IP3性能仿真。
首先确定管子的静态工作点，原理图如图一，仿真结果如图二。最终在扫参原理图中确定静态工作点为VGS…
作者：Xavier Ramus
在上一篇“如何评估互阻抗放大器第 1 部分”博客中，我们了解了 OPA857 的性能，但并没有深入介绍这些测量是如何进行的。现在已经有了参考，让我们来讨论实施问题吧。
总的来说，采用 OPA857 进行测量的主要挑战包括：
在 20kW 增益和 1VPP 输出电压摆幅下，输入电流为 50mAPP。由于 OPA857 的输出电压摆幅是 A 类，而且流过互阻抗的电流是单极的，因此需要正确设置输出共模电压。
电流源要具有小于 1.5pF 的低电容来维持带宽。输出要具有高输出阻抗，以控制 OPA857 的输出加载。由于我们所拥有的大多数测试设备都是 50W 的输入和输出阻抗，因此如何才能在不影响测试器件带宽、压摆率及失真性能的同时解决该问题呢？
这就引出了每种测量的独立解决方案。
我们首先要了解的测量是频率响应，或 S21…
作者：Kim Devlin-Allen 德州仪器
网络设计人员知道，RS-485 标准在实现稳健可靠的通信方面具有良好的历史记录，并因此成了工业网络中多点差分数据传输的推荐标准。虽然 RS-485 标准经受住了时间考验，但随着系统或网络其它元件的变化，RS-485 收发器为满足这些需求也在不断发展变化。现代网络通常是控制系统与数据链路的组合，各种需求会随应用的变化而变化。
网络要求越来越多，因此很多设备制造商都要求控制通道不仅能在网络中跨越更远的距离，而且还能通过网络发送高速数据。RS-485 总线标准支持的数据传输距离长达 4000 英尺（1200 米），但在最大线缆长度下无法实现最大数据速率：线缆越长，数据速率越慢。
对于需要同步（并行收发器）信号定时的应用来说，那是可选数据速率可介入挽救这一局面的地方。您不需要再在线缆长度和数据速率之间进行抉择。在限定一次 SN65HVD01 可选数据速率收发器后，设计人员即可在距离与速度之间找到共同点…
作者： TI 工程师 刘靖伟
大家好，随着这些年的发展，越来越的汽车级应用中，都增加了功能安全等级要求这一概念。在这种发展趋势下，越来越多的带有功能安全特性的处理器以及外围的系统设计都会被重点关注。一般来说，在车载充电机，DCDC变换器，汽车牵引驱动器的设计中，对于已有现成方案的客户来说，如何在系统中增加一些功能安全的设计，让整个系统达到ASIL-B或者是ASIL-C甚至是ASIL-D，往往是大家关注的重点。TI目前所推广的Hercules系列功能安全处理器TMS570 可以达到ASIL-D的功能安全等级，是一套在维持原本设计架构基础不变的基础上，增加功能安全设计较为优化的方案。但随着车载系统的发展，CAN FD的需求被不断的提出，这使得一些没有CAN FD内置控制器的设计方案面临很大的短板。…
简介：ADS8588S是具有8通道16位精度同步采样的SAR ADC，采样速度最大为200KSPS， 广泛应用于电力系统的采样电路，具有高精度和高可靠性，ADS8588S有灵活的与主机通讯模式，同时支持串行(serial mode)，并行(parallel mode)和并行字节（parallel byte mode）通讯。ADS8588S的通讯有特定的时序要求，必须完全满足时序才能正确读取数据。并行字节相对串行和并行而言稍复杂，这里介绍并行字节通讯的一些要点。
并行字节是把一个16位的数据分为两个8位的字节来读，并行的先读高8位，再读低8位，依次读完8个通道，一共读16次。读完后再进行下一次转换，下一个周期然后再读16次。Datasheet中parallel byte mode的读时序如下图1: 其中CS是片选，RD是读信号，一般CS和RD可以连在一起…
实时控制系列的前一部分深入介绍了处理的功能块。在这一部分中，我将讨论实时控制的驱动阶段（更新系统），以及为什么此阶段对于可靠的系统输出运行很重要。
例如，在电机驱动应用中，您可能会实时监控和测量速度、位置、扭矩和电机运行状况，以便启动、加速或调节动态速度，或让电机系统减速。同样，在半导体或电池测试设备中，您可以使用数模转换器以快速控制环路的方式发送准确的模拟信号，从而调整基于氮化镓 (GaN) 的服务器电源单元 (PSU) 在不同负载条件下的输出功率，或者对在电源中断期间驱动不间断电源中的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的栅极驱动器进行调整。在所有示例中，调制和调整实时控制系统的驱动（对于电机驱动、电池测试设备或电源单元等应用）都非常重要。
在运行期间，电机会经历不同的阶段，其目的是为了实现可靠的电机驱动。具体来说，电机运行可分为以下阶段…
噪声和失真是工程师在设计高精度模拟系统常见的两个令人挠头的问题。但是，当我们查看一个运算放大器数据表中的总谐波失真和噪声 (THD+N) 数值时，也许不能立即搞清楚哪一个才是你要应对的敌人：噪声还是失真？
“噪声”描述的是由放大器产生的随机电信号。“失真”是指由放大器引入的有害谐波。谐波是频率为输入信号频率整数倍的信号。总谐波失真和噪声技术规格通过比较失真谐波的电平 (Vi) 和RMS噪声电压 (Vn) 与输入信号的电平 (Vf) 来量化这些因素，使用的方程式如下：
在OPA316的数据表中，这条曲线显示了针对多个配置和输出负载，在频率范围内测得的THD+N。不幸的是，我们无法立即知道噪声或失真谐波是否对THD+N有更大的影响。要深入探究这一点，我们可以计算噪声对测量结果产生的影响…
PCI Express® (PCIe®) 是一项业界领先的标准输入／输出 (I/O) 技术，是服务器、个人电脑以及其它应用中最常用的 I/O 接口之一。该标准多年来不断发展，以适应更高的数据速率（见表 1）。第 3 代 PCIe 引入了全新的编码方案，其可在不增加数据速率一倍的情况下，将数据吞吐量提升一倍。PCI-SIG 近期宣布推出的第 4 代 PCIe 具有 16 G 每秒传输 (GT/s) 的比特率。第 4 代的规范预计将在 2014 或 2015 年发布。
表 1：各代 PCIe 的数据吞吐量
随着数据速率的提升，参考时钟需求也在不断提高。本文将重点介绍参考时钟需求。
PCIe 参考时钟 (RefClk) 规范可针对 3 种不同架构定义，分别是：数据时钟、独立 RefClk 以及通用 RefClk。每个架构都具有特定的滤波器函数。在接收器时钟数据恢复输入端出现的有效抖动是接收器及发送器…
不合格的车轮和轮胎会降低赛车高度优化、高性能发动机的性能，这种情况并不罕见。该发动机必须具有更加十足的动力才能弥补整个系统性能受到的影响。
这一类推同样适用于高性能音频及选择驱动扬声器用放大器。多年来，AB类放大器被选作具有高清晰度（HD）音频的放大器。音频D类放大器被认为是不合格的，因为他们并未满足HD音频的所有要求。但现在情况不同了。
高清晰度或高分辨率音频指的是质量高于16位（光盘除外）和采样率大于44.1kHz的音频，如图1所示。
图1：一些音频格式的动态范围和带宽
在HD音频中，数字前端包括带32位音频数据通道、音频采样率≥96kHz和集成24位超低噪声数模转换器（DAC）的数字信号处理器。较高位计数提高了信噪比（SNR）和动态范围（DR），提供更好的分辨率（>97分贝），这样可听到极小但不失真的声音。更快的采样率产生超出人耳听力范围（> 22kHz）的更高带宽（采样率/ 2），但编码更多声音信息用于精确再现…
**这篇文章是模拟接线 (Analog Wire) 内月度RF采样博客系列中的第8篇博文**
你认为你的射频 (RF) 采样设计运行的还不错，其原因在于你选择了合适的器件，并且定义了时钟源。不过先等一等；你所要完成的工作还远非如此。在不进行适当的频率规划，以确保谐波或时钟混合杂散中产生出洁净频谱的情况下，即使是最好的器件也会造成性能下降。我在上一篇博文中讨论了与交错转换器有关的某些缺陷。频率规划始终是良好收发器设计的一部分，不过RF采样更加关键，这是因为信号一直处于所需的频率频带范围内。与其它具有中间频率 (IF) 或基频级 (BB) 的配置不同，RF采样架构不具有清洁频谱的窄频带通道滤波功能。
在这些发射器中，管理要求将严格限制杂散乘积的等级，使其落在所需频带内，并且刚好在频带外。这些转换器内产生的杂散乘积在到达功率放大器 (PA) 之前无法被有效过滤掉。一旦受到辐射，这些乘积就有可能干扰其它用户。
用一个RF采样数模转…
作者: TI 专家 Bruce Trump 翻译: TI信号链工程师 David Zhao (赵大伟)
由于具有较低的偏置电流，人们经常选用CMOS和JFET运算放大器。然而你应该意识到，这个事实还与很多其它的原因相关。
CMOS晶体管的栅极 (CMOS运算放大器的输入端)有极低的输入电流。必须设计附加的电路来对脆弱的栅极进行ESD和EOS保护。这些附加的电路是输入偏置电流的主要来源。这些保护电路一般都通过在电源轨之间接入钳位二极管来实现。图1a中的OPA320就是一个例子。这些二极管会存在大约几皮安的漏电流。当输入电压大约达到电源轨中间值的时候，漏电流匹配的相当好，仅仅会存在小于1皮安的残余误差电流而成为放大器输入偏置电流。
当输入电压接近电源电压时，两个二极管泄漏电流间的关系会发生变化。输入电压靠近轨底的时候，举例来讲，当D2的反相电压接近零时，其泄漏电流值会减小。D1的泄漏会使得输入终端输出更高的偏置电流…
作者：Ian Williams 德州仪器
在为非功能性或不良性能电路排除故障时，工程师通常可运行仿真或其它分析工具从原理图层面考量电路。如果这些方法不能解决问题，就算是最优秀的工程师可能也会被难住，感到挫败或困惑。我也曾经经历过这种痛苦。为避免钻进类似的死胡同，我向大家介绍一个简单而又非常重要的小技巧：为其保持清洁！
我这么说是什么意思呢？就是说如果PCB 没有保持适当的清洁，在 PCB 装配或修改过程中使用的某些材料可导致严重的电路功能性问题。此类现象中最为常见的问题之一就是焊剂。
图 1 即为残留过多数量焊剂的 PCB。
图 1
焊剂是一种化学制剂，用于协助将组件焊接至 PCB。但令人遗憾的是如果在焊接后不加以清除，焊剂会劣化 PCB 的表面绝缘电阻，在该过程中会给电路性能造成严重退化！
图 2
图 2 是我用来展示焊剂污染所造成结果的测试电路。由 2.5V 参考电压激活的平衡惠斯顿接桥网络可仿真高阻抗桥接传感器…
我们一起来看看该博客系列文章（共有三篇）的第一篇……
互阻抗放大器是一款通用运算放大器，其输出电压取决于输入电流和反馈电阻器：
我经常见到图 1 所示的这款用来放大光电二极管输出电流的电路。几乎所有互阻抗放大器电路都需要一个与反馈电阻器并联的反馈电容器 (CF)，用以补偿放大器反相节点的寄生电容，进而保持稳定性。
图 1：反馈电容器 CF 可补偿光电二极管接点电容及运算放大器输入电容
有大量文章都介绍了在使用某种运算放大器时应如何选择反馈电容器，但我认为这根本就是错误的方法。不管我们半导体制造商相信什么，工程师都不会先选择运算放大器，然后再通过它构建电路！大部分工程师都是先罗列一系列性能要求，再寻找能满足这些要求的部件。
鉴于这种考虑，最好先确定电路中允许的最大反馈电容器，然后选择一个具有足够增益带宽积 (GBW) 的运算放大器，以便能与该反馈电容器稳定工作…
作者：德州仪器Ryan Kraudel
“用于生物计量可穿戴设备的光学心率传感器”系列文章由三个部分组成，这是第三篇。第一部分重点介绍了这些传感器系统的工作原理，以及如何使用它们进行测量。第二部分分享了完成50多个生物识别可穿戴产品开发周期的十大经验教训。
在日益数字化的世界中，光学心率传感器在可穿戴设备中的应用越来越广泛。这些设备中数不清的应用可提供从个人活动、健身水平到健康状况的所有内容。精准的生物识别传感器数据可以提供准确的健身/健康评估，但设计师和工程师究竟能用这些评估做些什么呢？表1总结了目前在健身应用中使用的一些常见评估，这些评估也证明了健康医疗的意义。
评估
定义
对健身的意义
对健康的意义
VO2 max
有氧能力：心血管健康慢性变化的主要指标
有氧运动中，最大摄氧量越高，运动表现越好
最大摄氧量越高，死亡率越低，心脏病恢复越好
静息心率
直到最近，诸如高精度电机控制或等离子蚀刻机等工业应用仍然无法充分利用先进高速数据转换器的功能。由于这些系统监视一个频率为数百千赫的小输入信号，以及其更小的谐波，它们对于高速数据转换器的1/f噪声或闪烁噪声非常敏感（请见图1）。
图1：出现1/f噪声时的所需信号与其谐波
不幸的是，对于这些应用来说，高速模数转换器 (ADC) 正在向更加精细、更加先进的处理参数发展。双极晶体管的1/f噪声转角大约为100kHz；对于互补金属氧化物半导体 (CMOS) 晶体管来说（取决于实际的处理参数），这个值大约为10MHz，或者更大。所以，与双极晶体管相比，CMOS ADC的1/f噪声转角要差/高很多，并且与很多工业应用中使用的极低频率输入范围直接重叠在一起。
不过，你可以用一个被称为斩波前端的很巧妙，但是很有效的设计特性来克服这个限制。很多工业应用的设计人员已经发现了全新的ADC3k系列，这是因为这款器件配备了一个内部斩波前端。
斩…
作者：Bruce Trump，德州仪器 (TI)
设计人员有时会发现运算放大器产品说明书规范令人费解，因为并非所有性能特性都有最小规范或者最大规范。有时，您必须使用规范表或者典型性能图表中的“典型值”。但是，这个“典型值”到底是什么意思呢？它的变化范围是多大呢？
要想回答这个问题并不容易，它取决于具体的规范。下面，我们对容易引起疑问的 3 个特性进行逐一说明：
带宽——运算放大器的增益带宽积 (GBW) 主要由输入级电流和片上电容值控制。这两个变量的变化，可产生的 GBW 变化范围为 ±20% 左右。看起来，这是一个比较宽的范围，但是通过选择一个大裕量的运算放大器，却可以更加轻松地进行大范围 GBW 设计。如果必要，可以利用一些反馈组件，对您的应用的闭环带宽进行控制。请注意，在开环增益/相位图（请参见图 1）上，这种变化看起来非常的小。
…作者: TI专家Bruce Trump 翻译: TI信号链工程师 Rickey Xiong (熊尧)
大家公认的事实是单位增益稳定放大器比非完全补偿放大器更流行，且取得了压倒性的优势。这说明什么呢？
单位增益稳定放大器（一般称为UGS）通常在增益配置为1时是稳定的，它将输出信号完全反馈到运放的反向输入端。但是，将运放增益设置为1的时候当做稳定性最差的情况是不正确的，我们把这种情况看做是常见的恶劣条件才比较合理。
非完全补偿放大器有更小的补偿电容，所以获得了更大的增益带宽和更高的压摆率。尽管更高的速度通常需要更多功耗，在相同的电流下工作时，非完全补偿放大器能够达到更高的速度，但这必须是在噪声增益远大于1，而不是单位增益的情况下。我的同事Soufiane最近写了一些关于非完全补偿放大器的文章(点击这里, 查看原文)，但是我还有其他一些观点。
图1画出了理想的UGS和非完全补偿放大器的增益和频率响应曲线的关键部分。非完全补偿放大器的增益带宽积是10MHz…
作者：Collin Wells
电阻器自发热的计算是一个非常基本的概念，但很多工程师对它并不熟悉，或经常被他们忽略。
在我阐述最近设计的高精度电阻式温度检测器 (RTD) 采集系统的原理时，我意识到了它的重要性。该设计在 TI 设计 — 高精度参考设计 TIPD152 中提供。对于图 1 中的简化设计，需要考虑信号路径中电阻器自发热引起的误差，才能防止它们所导致的不希望出现的误差级。
图 1：简化的比率计 RTD 系统
该设计针对比率计测量设计，因此模数转换器 (ADC) 的最终转换结果直接取决于参考电阻器 RREF 的绝对值。由于 RREF 上有激励电流经过，因此它会消耗电源并发热，从而可引起电阻变化，影响系统精确度。此外，电阻器自发热影响在电流感应或功率测量等众多其它应用中也很重要，其取决于电阻器绝对值，因为在电阻器消耗电源时它可能会改变阻值。
电阻器的温度系数（或 TC）规定了电阻器温度变化时电阻的变化范围…
近年来，TWS（True Wireless Stereo，真无线耳机）正在耳机市场中快速崛起。现在，用户在使用流媒体设备时不必再为耳机线的缠绕问题而困扰了。真无线耳机是基于Bluetooth®的无线耳机，其左右通道被分离成独立又相互配对的两个个体。尽管这种创新设计使用户不再需要用线连接手机或其它设备，但这给耳机制造商带来了一系列新的设计挑战。
为了最大限度地延长电池寿命和电池运行时间，耳机必须确保在充电盒中的正确位置，并且可以在充电时高效充电。一种高性价比的做法是将电流检测放大器用于监测耳塞充电，以及将霍尔效应开关用于无线充电盒的开合和耳塞摆放位置能够最大限度地提高这一应用场景的电池充电效率和电池寿命，提高用户体验。
用电流检测放大器进行设计
TWS的电池容量通常低于100-mAh。因此，为了保护并准确地给这些小容量电池充电，我们需要更精确的电流测量。传统电池充电器和电量计在监测更大的电池（如充电箱中的电池）电流方面表现出色…
你曾经在家中收到过一箱装有价格昂贵，且对温度十分敏感的处方药吗？如果包装箱被打开了，物品温度上升，而你不十分确切地知道温度有多高，也不知道暴露在这个温度下有多长时间，你该怎么办呢？嗯，我家就遇到过这种情况，确定药品是否还能够使用可不是一件让人高兴的事情。
在这篇博文中，我将讨论一个物联网 (IoT) 工业应用，其中涉及制造工艺、封装和运输易变质货物—这被称为“冷链”—以及一个被称为数据记录器的简单、低成本解决方案将如何在我的解决方案中发挥重大作用。
作为资产跟踪的一种形式，冷链管理需要确保产品从制造或种植，直到被使用或消费过程中保持恒定温度的所有方法。以下只是其中涉及的某些行业：
图1是食品冷链管理过程的一个流程图，其中的温度计符号代表一个有可能需要温度监视的步骤…
作者：Martin Rowe — 2011 年 11 月 16 日
在本系列的第 1 部分中，我们为大家介绍了三种运算放大器测试电路：自测试电路、双运算放大器环路以及三运算放大器环路。这些电路有助于测试失调电压 (VOS)、共模抑制比 (CMRR)、电源抑制比 (PSSR) 以及放大器开环增益 (Aol)。在第 2 部分中，我们集中介绍了输入偏置电流测量。现在，我们将介绍适用于自测试电路与双运算放大器测试电路的电路配置。这两种电路可通过不同的继电器配置存在于同一款电路设计中。该电路有助于您使用任何最佳方法测试给定运算放大器。
图 1 至图 13 是基本组合电路。图中说明了如何通过打开和关闭继电器来选择所需的测试。图 1 是整体测试电路。在图 2 至图 13 中，信号路径以红色显示，以便与前两篇文章中所介绍的方法进行比较。
图 1.该电路整合了用于测试运算放大器的自测试电路及双运算放大器环路.
电压失调测量…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
