在 DC 到低频传感器信号调节应用中，仅依靠仪表放大器的共模抑制比 (CMRR) 并不足以在恶劣的工业使用环境中提供稳健的噪声抑制。要想避免多余噪声信号的传播，对仪表放大器输入端低通滤波器中各组件进行正确的匹配和调节至关重要。最终，才能让内部电磁干扰/无线电频率干扰 (EMI/RFI) 滤波和 CMRR 共同作用，降低其他噪声，从而达到可以接受的信噪比 (SNR)。
例如，请思考图 1 所示低通滤波器实施。电阻传感器通过一个低通滤波器网络差动连接至一个高阻抗仪表放大器，而低通滤波器网络由 RSX 和 CCM 组成。理想情况下，如果每条输入支线的 CCM 都完全匹配，则两个输入端共有的噪声量将在到达 INA 输入端以前得到相应的降低。
图 1 共模输入滤波
共模滤波器电容 (Ccm) 完全匹配时…
作者：Thomas Kugelstadt，德州仪器
越来越多的人在问关于 EIA/TIA-485（俗称 RS-485 数据传输标准）基本概念的一些问题，这一事实表明未来数年 RS-485 仍会在各种工业接口中起到举足轻重的作用。
本文中，我们将为您解答许多常见和最新的问题，例如：
1）RS-485 收发器可以驱动多大的总线电流？
2）可以驱动 32 以上单位负载吗？
要回答第一个问题，我们需要研究图 1 所示典型 RS-485 数据链路。我们看到，除驱动通过端接电阻器的差分电流以外，驱动器还必须驱动通过许多接收机输入阻抗的电流，以及通过位于总线上的故障保护网络的电流。这些阻抗在差分信号线路和接地之间形成电流通路，同时影响了 A 和 B 信号线的电流，且影响程度相同。因此，可以将它们表示为共模阻抗 RCM。
图 1 典型 RS-485 数据链路
为了对最大共模负载进行定义，RS-485 使用了一个单位负载的理论概念…
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：Robert Keller，德州仪器
我们一般使用连续波 (CW) 信号来描述高速模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC)。这样做的原因是：1）就 ADC 而言，CW 信号更易于通过 CW 生成器和窄带通滤波器无噪生成；2）就 DAC 而言，CW 信号更容易分析；3）它们具有许多标准参考测试，可在各种器件之间清楚地比较。然而，大多数现实系统都将高速数据转换器用于采样调制波形。弥合基于 CW 测量的各种规范和调制信号的系统要求之间存在的差异具有一定的挑战。
CW 信号和调制信号之间存在两种差异，会影响高速数据转换器的行为。首先，CW 信号没有带宽——能量被限定在某个单一频率；而调制信号有带宽，能量分布于某个频率范围。其中的一个结果便是 CW 信号失真在另一个频率引起 CW 谐波，而调制信号失真引起该信号之外更宽频率范围的谐波和交叉调制：二次谐波 2x、三次谐波 3x 等。在带宽与调制信号相同的某个频段能量的传播带来更低完整度的失真能量…
作者：Rick Downs，德州仪器 (TI) 高精度模拟应用工程经理
在需要某个信号的绝对值时，我们常常使用高精度整流器电路，其作为计量应用中信号大小测量电路的组成部分。针对这类电路的设计不计其数，但在单电源系统中实现这一功能却具有一定的挑战性。
最近的许多设计都依靠单电源运算放大器 (op amp) 的饱和行为来实现整流。在许多情况下，这样做是可以接受的，但如果您想避免出现运算放大器饱和以及这种饱和带来的许多固有问题（缓慢的恢复时间、潜在的非理想相位反向），则图 1 所示电路是一款较好的解决方案。
图 1 单电源高精度整流器
图 1 所示电路接受负信号（高达器件的电源轨；本例中为 5V）。利用一个 +5V 电源，该电路可以接受高达 10vp-p 的零伏集中信号（即 ±5V）。
就正信号 (Vin > 0V) 而言，U1 起到一个加法器放大器的作用，而 U2 和 U1 则不相干…
作者：ShreHarsha Rao，德州仪器
音频是便携式消费类电子设备不可或缺的一个重要组成部分。集成耳机音频功率放大器有助于放大低功耗基带音频信号，以在使用耳机时驱动清脆、清晰的音 频。另外，这些放大器都需要具有极高的效率，以实现更长时间的电池寿命。为了迎接这种挑战，广大设计人员将使用 G 类音频放大器拓扑结构。
典型的线性音频放大器拓扑结构为 A 类、B 类、C 类和 AB 类。虽然这些音频放大器均为线性；但它们的效率并不是很高。请参见表 1 和图 1。
表 1 线性音频放大器拓扑结构
|
拓扑 |
类别 |
描述 |
效率 |
|
A 类 |
线性 |
输出器件持续导电 |
20% |
|
B 类 |
线性 |
输出器件导电 1/2 正弦周期。（一个在正区域导电，一个在负区域导电）在交叉点存在线性问题。 |
50% |
作者：Rick Downs，德州仪器 (TI) 高精度模拟应用工程经理
大多数高精度模数转换器 (ADC) 都没有高阻抗输入。输入信号直接通过一个开关连接到一个采样电容器。这种负载存在一些有趣的挑战。
有人试图通过直接连接一个电位计到输入来验证其 ADC 的运行，如图 1 所示。这样做的结果通常让人失望，因为获得的结果并不理想。这种情况下，在 ADC 输入上看到的信号呈现出巨大的峰值，因为大输入阻抗从采样电容器吸取电流，从而导致对电容器充电需要大量的电流。如果在转换器的采集时间 tACQ 内稳定下来，便不会出现问题。但是，如果没有在 tACQ 内稳定到 0.5 最低有效位 (LSB) 以下，则会损耗精度。
图 1 高源阻抗会引起精度损耗
图 2 显示了驱动一个高精度 ADC 的建议电路。CSH 为 ADC 内部的采样电容，而 RSW 为采样开关的导通电阻（通常低到可以忽略不计）。转换器的采集时间 …
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…
作者：Thomas Kugelstadt，德州仪器 (TI) 高级应用工程师
单端数据传输仅使用一条信号线，其电势被看作接地。在信号线为信号电流提供正向通道时，接地线会提供回流通道。图 1 显示了单端传输通道的基本原理图。
图 1 单端传输通道
单端接口的主要优点可概括为简洁性和较低的实施成本。然而，它们极易受噪声拾取的影响，因为引入到信号或者接地通道的噪声直接加到接收机输入，从而引起伪接收机触发。另一个问题是串扰，特别是在一些更高频率条件下，其为邻近信号和控制线路之间的电容和电感耦合。最终，由于信号线迹和接地层之间的物理差异，单端系统中产生的横向电磁波 (TEM) 会辐射到电路环境中，从而成为邻近电路的巨大电磁干扰源(EMI)。
差动信号传输使用由两条导线组成的信号对：一个用于正向电流，而另一个用于返回电流。每个信号导线均有一个共模电压 VCM，其由 50% 差动驱动器输出 VOD 叠加，但极性相反…
作者：John Caldwell 德州仪器
简介
多层陶瓷电容器 (MLCC) 因其拥有价格低、体积效率高和等效串联电阻低等优势，在当今电子产品中获得广泛应用。这些优势使 MLCC 近乎完美地适用于各种应用，如用于电源的输出电容器以及用于集成电路的本地去耦电容器。MLCC 的不同类型主要根据其温度系数来定义，温度系数是指通过特定温度范围内的电容变化量。根据 NP0 或 C0G 的规定，I 类 MLCC 在工作温度范围内的电容变化必须少于 +/–30ppm，而 II 类 MLCC 的变化范围则可介于 +/–15% (X7R) 到 +22%/–82%(Z5V)[1] 之间。
MLCC 的温度系数直接受形成电容器介电的陶瓷材料的影响。此外，介电材料还可决定电容器的电气特性。II 类介电（X7R、Z5U…
作者：Rick Downs，TI 高精度模拟应用工程经理
测量现实世界现象的许多传感器都以改变电阻的形式表现其输出：热敏电阻为温度敏感型电阻，应变计随作用力而改变电阻大小，诸如此类。系统设计人员面对的挑战是如何精确地测量电阻。
图 1 简易分压器
图 1 显示的是您如何使用一个分压器测量电阻。VE 表示激发电压。RG 值为：
就大多数传感器而言，如果 R1 和 RG 的值大约相等，则该电路往往会产生非常小的电压变化，且具有较大的失调电压。当失调量未知时，要进行测量非常困难且关系也为非线性。增加一个分压器并差分测量输出可以消除大失调量，请见图 2。
图 2 增加第二个分压器并进行差分测量
该电路的输出电压为：
其假设，静止 RG 约等于 R1，同时所有 R1 均非常近似。桥接传感器几乎总是以这种方法来构建。请注意，关系仍为非线性。
图 3 绘制桥接的传统方法
图 3 所示的电路与图
…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：Habeeb Ur Rahman Mohammed 德州仪器
我最近应一位客户的特别要求，评估了 TRF3720 全面集成型 IQ 调制器和 PLL/VCO 线性性能。在测量 OIP3 性能时，我观察到了出乎预料的寄生信号，如图 1 所示。经与同事讨论，我们得出的结论是数模转换器 (DAC) 基带 (BB) 影像与 TRF3720 电压控制振荡器 (VCO) 及本地振荡器 (LO) 的混合产生了这些寄生信号。整合 BB 滤波器可最大限度地消除这些寄生信号。本文将探讨这些寄生信号是如何出现在调制器输出端的。
图 1：OIP3 测量频谱分析仪截图
在图 1 所示的频谱分析仪截图中，有两个 RF 音调（RF1 与 RF2）和两个互调失真 (IMD) 音调（IMD1 和 IMD2），以及两个寄生信号（SPUR1 和 SPUR2）。使用的 BB 频率 BB1 为 123.6MHz，BB2 为 183.6MHz。TRF3720…
作者：Vaibhav Kumar 德州仪器
工程师们喜欢通过多种方法简化设计流程。我最喜欢的是一直采用低阻抗电源驱动模数转换器 (ADC) 输入。为什么我会对这种方法情有独钟？因为它可为精确数据采集模块带来诸多优势。
我们首先来看一种常见应用，其中需要将高电压信号源进行电平转换，将其转换为所需的 ADC 输入范围。图 1 中的简单分压器可用来解决该问题，即将 +/-5V 信号电平转换为 0-5V。该分压器的等效阻抗 Req 等于 R1 与 R2 的并行结合。
那么，这种有限电源阻抗会如何影响数据采集系统？
图 1
高电源阻抗会在数据采集过程中产生线性和非线性错误。导致数据采集系统低 SNR 及 THD 性能的主要错误包括：
作者：Soufiane Bendaoud 德州仪器
在开始前，首先我要承认没有什么可以取代良好的传统工作方式，即在实验室工作台上采用示波器、分析仪以及高精度音频测量设备开展工作！
话虽如此，但 TINA-TI™ 等仿真工具现在在设计过程中确实能够实现巨大的增值，为您节省大量时间，这是实验室工作台无法做到的。TINA-TI 是一款免费模拟电路仿真工具，可为全球用户带来数百种行为及宏模型。
其中一种我认为非常有用的特性是参数分级，其可帮助您使用所选组件通过尽可能多的值仿真电路。这特别有助于避免反复试验与错误。
使用 TINA-TI，需要先后点击主屏幕上的“分析 (analysis)”和“模式 (mode)”。 然后转到“分析 (analysis)”条目下的“选择目标控制 (select object control)”，点击屏幕中的“Riso”并选择“列表 (list)”以便为您所选组件输入不同的值。…
作者：Mark Sauerwald 德州仪器
在用户访问www.ti.com 时，在搜索框中输入“均衡器”一词时，会发现两类截然不同的产品。一类是像 LMH0394 这样的自适应线缆均衡器，而另一类则是 DS32EV100，即所谓的可编程单一均衡器。这两类均衡器之间有什么区别，是否能用一种均衡器替换另一种？下面我来说明一下。
在通过传输介质（线缆或 PCB 线迹）发送信号时，存在两种类型的损耗：一种是集肤效应损耗，另一种是介电损耗。集肤效应产生的原因是电场渗入导体的深度与 1/√ω 成比例，引起导体有效厚度随频率增大而缩小。
集肤效应会造成与频率的平方根成比例的衰减。介电损耗来自围绕导体的电场对导体周围的绝缘体的加热效应。对 PCB 线迹来说，就是指 PCB 材料本身。对于线缆而言，就是导体周边的绝缘体。
图 1：线缆（双同轴 — 实心线）和 FR4 PCB 线迹（点线路…
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…
作者：Murali Srinivasa 德州仪器
传感领域的革命现已开始。日前，TI 推出了业界首款电感数字转换器 (LDC)，这是一项真正可为位置及运动传感带来彻底变化的技术。我这么说是认真的。
本文是《模拟快报》(Analog Wire) 最新报道系列中的第一篇，我将借此向大家介绍可用于构建电感传感解决方案的 TI 最新 LDC。电感传感技术支持众多智能及创新传感应用，将帮助您开启无限可能。
LDC 可用来做什么？
LDC 不仅可在尘土环境中实现对金属及传导目标的低成本检测，同时还支持亚微米级分辨率。部分基础应用包括轴向、线性以及角度位置传感。大量系统中使用的弹簧也可用作传感器，用来测量压缩、延展甚至扭曲情况。
使用 LDC 构建的电感传感解决方案可在增强性能和可靠性的同时，降低系统成本与复杂性。以下图像信息介绍了使用电感传感的几种应用。
清晰文档, 请看附件!
LDC 如何实现电感传感？
LDC…
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…
作者：Xavier Ramus 德州仪器
如何将低速高精度运算放大器电路用于高速领域？而且更为重要的是，如何解读可能遇到的不一致情况？在本文中，我将以一款特定电路（差分放大器电路）为主，探讨器件架构如何对性能造成影响。见图 1。
图 1：差分放大器电路
差分放大器既可用来抑制共模信号，也可用来实现从差分到单端的信号转换。对于正相节点与反相节点正好相等的理想运算放大器而言，共模抑制比 (CMRR) 是众所周知的数字，这里是设计所选电阻器的百分比误差精度。
当然，这是在 DC 情况下，或者针对理想放大器而言的。如果放大器是非理想的，放大器的反相与非反相输入之间就存在误差电压。我们把电压反馈放大器 (VFB) 的这种误差称之为
，把电流反馈放大器 (CFB) 的这种误差称之为
。请注意，对于电阻器误差精度
与 VFB 放大器整个输入的误差电压
，我都使用相同的名字…
作者：Matt Hann 德州仪器
“聪明的人解决问题，智慧的人避免问题。”— 阿尔伯特·爱因斯坦
爱因斯坦也许也会爱上模拟设计，因为其中总会涉及一些相对论。例如在数据采集系统中，精确度是相对于数据转换器参考电压的。
通过评估各种必要的折衷方案，设计人员的智慧和远见决定了在板级设计中实现最佳性能。我们必须时刻考虑电压参考电路的设计性能与灵活性，否则 16 位数据采集系统就会表现得像 12 位系统。
当模数转换器 (ADC) 不含内部参考时，数据采集系统就需要外部电压参考电路。让电路板及系统级设计人员非常苦恼的是, 这通常是精确数据采集系统性能不佳的源头。ADC的转换精度基于这些电路为ADC提供的精确电压。
好消息是有三个重要组件可帮助优化外部参考电路，提高 ADC 性能。它们分别是：电压参考、参考驱动器放大器和外部电容器。在选择这些器件时应牢记以下要诀：
1) 电压参考…
作者：Xavier Ramus 德州仪器
由于我们必须采用多个功率级，因而同时实现高增益（1000 V/V 或更高）和高带宽（数十 MHz）可能是一种挑战。除了高增益与高带宽的电路要求外，还需要重点关注噪声与稳定性问题。
查看下图，了解三级放大器的整体架构。
每个逐次放大器产生的噪声与前一级产生的噪声加总为 RMS 的和，然后用较后功率级的增益进行加权。对于一个三级架构而言，其噪声可表示为：
而增益就是各级增益的乘积，如下所示：
到目前为止，我们有了电路架构和两个方程式，但还未详细介绍其实施方案。根据噪声方程式，第一级将成为限制性因素。
图 1 所示，高增益配置中的非反相输入级噪声可用下列等式计算：
图 1：简化的噪声模型
大家明白，我们现在需要选择一款电压噪声尽可能低的放大器。由于我们想在保持良好带宽的同时，在第一级实现尽可能高的增益，所以我们将把目光投向具有最高增益带宽积…
作者：Xavier Ramus 德州仪器
在之前“高增益、高带宽，如何两者兼得？”一文中，我们探讨了如何在实现高增益和高带宽的同时还能保持足够高的信噪比 (SNR)。这篇文章里我们将更加详细地讨论实施方法和可能发生的问题。
由于目标增益非常高，首先需要检查直流 (DC) 工作的情况，以检验输出偏移电压是否处于预设范围以内。如果超出增益级和放大器直流参数、输入偏置电流和输入偏移电压预设的范围，则电路明显可能存在振荡。系统振荡体现为多种形式，如噪声增大、输出偏移电压以及在无负载情况下静态电流增大等，不一而足。
如果发生振荡、电路为高增益直流耦合且各级工作正常，则耦合每一级的交变电流 (AC) 会将输出偏移电压当作电位问题掩盖。现在唯一剩下的问题就是消除不良的寄生特性。
在存在正反馈环路，或当系统的相位裕度不足的时候，就会发生振荡。由于放大器本身处于稳定状态且负载为阻性，唯一可能的原因就是存在正反馈环路…
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…
作者：Xavier Ramus 德州仪器
在过去 15 年间我用了大量时间在实验室里进行器件评估，得出了新的测量方法及方案。一种我没有遇到过的情况就是，有一种能够帮助我生成电流脉冲的电源。
在之前的几篇博客文章中我写到了有关电流反馈放大器及其用途方面的内容,以及如何使用跨导放大器开发振荡器。同时，我在放大器方面的同事 Soufiane Bendaoud 最近也对我的电流反馈放大器博客文章进行了详细说明。
本文并没有特别明显的不同之处，我将继续介绍另一款跨导放大器 — 电流模式放大器，并将介绍将其用于开发高输出电流的电流脉冲源。
对于本次实验，我将使用鲜为人知的 OPA615 放大器。如果查看产品说明书，您就会发现这款放大器最初是作为模拟视频功能的 DC 恢复功能开发的，几年前被集成到更低功耗的更小外形封装中。OPA615 器件的优势在于它具有两个跨导放大器和一个集成开关。这三个元件的结合能够使器件具备极高的灵活性…
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