连续测量如心率、呼吸频率和血氧饱和度(SpO2)等患者生命指征对于提供有效护理来说至关重要，而同时测量这些体征的能力也使得多参数患者监护仪变得日益重要。
电子患者监护仪使用连到患者身上的非侵入式传感器来采集和显示生理数据。对于多参数患者监护仪而言，其中一个主要挑战就是在实现小尺寸和低功耗的同时保持高性能。
如今，躺在医院病床上的患者通过很多电线连接到笨重且昂贵的多参数患者监护仪上，而且监护仪无法移动，这限制了多参数患者监护仪在移动护理和家庭护理环境中的广泛使用。因而催生了市场对以无线方式连接到患者并通过无线或有线方式将数据传输至手机、平板电脑或计算机上的小巧型多参数患者监护仪的需求。
德州仪器（TI）的“多参数患者生命体征监护仪前端参考设计”具有小巧、低成本、低功率的特点，整合了采集生命体征数据的必要前端组件…
人体血糖值的偏高或偏低都有可能导致严重的健康威胁，因此监测血糖水平是重中之重。目前全球已有1.5亿人口罹患糖尿病，所以个人便携型血糖监测仪（BGM）的需求巨大。
图1所示的动态血糖监测仪（CGM），可帮助糖尿病患者实时检查血糖读数，也可在超长时间段内监测血糖值。CGM能够持续监测血糖水平，然后在用户血糖值达到危险值时提示用户。这款监测仪通常包含图2所示的传感器单元和图3所示的聚合器单元。
图1：动态血糖监测仪（CGM）
此传感器单元使用纽扣电池或硬币电池，在一定时间段内与人体连接（例如，8到10天）。聚合器单元是由电池供电的手持单元，可以利用如近场通信等无线射频（RF）技术来读取血糖数据。聚合器单元的电池管理子系统由电池充电器、电池电量计和保护器构成。3.7 V锂离子单电池就可运行一般的聚合器单元…
忙碌一周后，家庭清洁工作是人们最不愿做的事情之一。迄今为止，扫地机器人已面世约23年了，随着其智能和自动化程度日益提高，人们可以在其工作时专注于自己的事情。
扫地机器人的参考设计和产品
如今的扫地机器人上集成了非常多的功能，比如新的拖地功能和自动除尘等。但对设计人员来说，这也意味着在设计可靠的系统时将会面临更多的挑战。而小型放大器可以帮助其快速克服许多重大挑战。下文列举了设计人员在设计过程中会遇到的六种挑战，以及小型放大器能提供的六种解决方案：
设计挑战1：由于失速检测延迟，导致电机寿命缩短。
扫地机器人车轮的力量决定了它的越障能力。为了能够通过厚地毯和越过门槛，其电机功率需要达到至少30W或更高。如果发生失速或过载事件，例如车轮被电线卡住，电机绕组电流将立即上升。延迟检测到这种情况会导致电机过热并缩短其寿命。
解决方案1：电机控制系统中的快速瞬态响应电流感应。
为减少过热的可能性，可以使用低侧电流感应电路来监控电机的电流…
作者：Kallikuppa Sreenivasa
公用事业公司专注于绿色电力、提高效率和采用智能电网技术，正在从传统变电站升级到数字变电站。
变电站互连不同的电压水平，构成传输、分配和消耗之间的关键环节。位于变电站开关站的电力变压器、断路器和断路开关等主要设备可保护和管理电网电源。保护继电器和终端器件等辅助器件通常远离控制室面板内的开关站…
本系列博客文章的第1部分介绍了用于C2000™微控制器（MCU）的EtherCAT从站堆栈解决方案的市场机遇，以及从站堆栈开发快速入门的三个阶段指南。第2部分详细说明了TI C2000 MCU EtherCAT实施的特点和优势。第3部分分别介绍了使用EtherCAT从站和C2000 Delfino MCU controlCARD套件自行开发从站节点应用程序的三个阶段，并介绍了TI C2000 controlSUITE™软件中的EtherCAT包如何为每个阶段提供支持。本篇博文作为本系列文章的第4部分将介绍如何利用最新的C2000 TMS320F28388D实时控制器自行开发EtherCAT从站控制器。
C2000 F28388D MCU采用了Beckhoff的EtherCAT外设模块，并将其集成到芯片上…
作者：德州仪器电网基础设施系统经理 Amit Kumbasi
树龄可以根据树的年轮来推算。配电网的使用年限可以通过其最早安装的组件来确定 —— 可能有数十年之久。
事实上，许多电网组件的使用时长可以超过50年，其中一些起到关键作用的原装部件甚至还能继续工作。基于“不要破坏现状”的理念，电网演化的一个关键挑战是如何实现互操作性。如何在继续向最新以太网技术过渡以及采用Sub-1 GHz、Bluetooth®和Wi-Fi®等无线技术的同时，结合采用RS-232和RS-485等成熟可靠的有线连接技术？随着物联网（IoT）在电网领域的发展，建设智能电网所需的大多数有线和无线基础技术已经成熟。我们目前需要一个结合使用这些技术的框架体系。
我们的现状和未来发展方向
如今，大多数配电网都由支持主要电网资产监控…
作者：德州仪器 Sanjay Pithadia
光电容积脉搏波描记术（Photoplethysmography，PPG）是一种用于心率监测仪（HRM）和外周毛细血管氧饱和度（SpO2）测量的流行光学技术。它简易方便，因为只需将LED和光电探测器（PD）连接到身体上即可。
PPG的基本理论基于人体组织的光吸收变化，这与氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对浓度的变化相关。由心脏收缩和舒张引起的血容量变化可用于估计动脉血氧饱和度。
实现传统的参数测量无法实现的功能
可参考我们最新的参考设计了解更多信息：支持Bluetooth®5的多波长光学HRM和SpO2监控参考设计
PPG信号易受运动伪影的影响，这取决于光源的波长。光吸收以及因此进入组织的穿透深度取决于波长。红外和近红外（NIR）等较长波长的吸收相对较低，可实现更深入的组织穿透。诸如绿色和蓝色等波长较短的光被黑色素强烈吸收；因此，进入组织的穿透深度相对较浅。因此，红色和近红外光PPG受制于伪影…
徐晓辰
摘要:
高性能超声成像系统广泛应用于各种医学场景。在过去十年中，超声系统中的分立电路已经被高度集成的芯片（IC）所取代。先进的半导体技术不断推动系统性能优化及尺寸小型化。这些变革都得益于各类芯片技术，如专用低噪声放大器、多通道低功耗ADC、集成高压发射、优化的硅工艺和多芯片模块封装。随着芯片功耗和尺寸减小至原来的20%。此外，得益于低功耗、高性能硅工艺的发展，部分波束合成预处理模块已经集成于通用的模拟或混合信号芯片而非专用的数字处理器。同时，先进的高速串行或是无线接口大大降低了系统布局复杂度，并且能够将尽可能多的RF数据转移到系统集成芯片（SOC）、CPU或GPU。当前超声技术的应用也从特定的放射学诊断扩展到各类便携式应用，床旁实时监测以及医疗现场就地检查等各个领域。
本应用指南综述了超声系统的架构和原理，分析了系统设计的注意事项，综述了应用于超声芯片的先进技术，最后讲解了医学超声芯片的模拟参数。
注：本应用指南是基于徐晓辰所发表的书籍章节及论文翻译而成…
作者：Richard Wang
接近传感器及现有方案
接近感应传感器在我们的生活中发挥着重要的作用，在智能家居家电中广泛存在，如自动感应出水的水龙头，自动感应送风的空调，自动检测并避开障碍物的扫地机及自动打开与关闭的走廊灯等等。接近感应的主要技术手段目前主要有红外传感（包括主动红外和被动红外）、超声波传感、多普勒微波传感及红外光飞行时间（ToF）等。每一种技术手段都有其独特性及优缺点，下面我们将展开讨论。
主动红外因其成本低廉而应用广泛，其主要由一个红外发射管和一个红外接收管组成。红外发射管会发射一调制红外光信号，该信号在遇到障碍物后被反射回来，接收管通过接收该反射信号并判断反射信号的强度（即反射幅值）来判断障碍物的远近。然而，由于反射信号的强度不仅和障碍物距离有关系，还和障碍物的颜色有关，因为不同颜色的障碍物有不同的反射率，而且容易受到环境光的影响，故其可靠性比较低…
作者：Akshay Mehta，Sreenivasa Kallikuppa
为最大限度地提高效率，电力公司供应商必须尽量减少发电和客户分布之间的能量损失。这些损失的一部分包括非技术性损失，例如盗电造成的损失。一些最普遍的盗电方法包括篡改电表(e-meter)，因为电表相对来说容易找到。
有多种方法可以篡改仪表。除侵入式篡改方法外，还可在不打开仪表外壳的情况下非侵入式地篡改电子仪表。
磁性篡改是非侵入式篡改的最常见形式之一。在仪表附近放置强磁铁，强磁铁可能会使附近的变压器饱和，从而导致它们瘫痪。具体而言，强磁铁可能使电源中的变压器或电流互感器的电流传感器瘫痪，这可能导致用电用户的电费低于他们实际应该交纳的电费。
为应对磁篡改，对策包括尝试使用霍尔效应传感器检测磁场的存在，以及使仪表硬化以防止磁性篡改攻击。为检测磁篡改，三个霍尔效应传感器可检测所有三个维度中强磁铁的存在。当系统备用电源用完时，霍尔效应传感器的平均电流消耗很低至关重要…
作者：德州仪器 全球工业系统部门系统和应用经理Matthieu Chevrier
无论是传统的工业机器人系统，还是当今最先进的协作机器人（Cobot），它们都要依靠可生成大量高度可变数据的传感器。这些数据有助于构建更佳的机器学习（ML）和人工智能（AI）模型。而机器人依靠这些模型变得“自主”，可在动态的现实环境中做出实时决策和导航。
工业机器人通常位于“封闭”环境中，出于安全原因，如果该环境中有人类进入，机器人会停止移动。但是限制人类/机器人协作，也使得很多益处无法实现。具有自主运行功能的机器人，可以支持安全高效的人类与机器人的共存。
机器人应用的传感和智能感知非常重要，因为机器人系统的高效性能，特别是ML/AI系统， 在很大程度上取决于为这些系统提供关键数据的传感器的性能。当今数量广泛且日益完善和精确的传感器，结合能够将所有这些传感器数据融汇在一起的系统，就可以支持机器人具有越来越好的知觉和意识…
作者：德州仪器Yuan Tao
我们每天都与人机界面（HMI）进行交互。其中一些交互是显而易见的，比如在触摸智能手机或平板电脑的主屏幕的时候，但最常见的HMI环境其实是在工业应用中。
在今年举行的各个家电及消费电子博览会上，我们发现越来越多的家用电器（如：冰箱、真空吸尘器机器人、烹饪灶和抽油烟机）增设了HMI触摸键和LED动画功能。在这一趋势的带动下，设计师通过用户友好的交互功能让他们的产品更加智能化和现代化。
而电容式感应技术对实现上述功能起到了非常重要的作用。在设计家用电器时，关注重点在于可靠性、稳健性以及如何使产品更具吸引力。借助基于接近传感和LED动画参考设计的电容式触控用户界面，设计师可以在家用电器中实现创新功能，例如预设照明模式、更低的待机功耗和防潮性能。
该参考设计采用基于CapTIvate™触控技术和先进LED驱动技术的单个MSP430FR2522微控制器（MCU）, 如图1所示。六个电容式触摸I/O通道各有特定的用途…
作者：德州仪器 Akshay Mehta， Sreenivasa Kallikuppa
本文将介绍与分立电源解决方案相比，电源模块帮助提高DAQ性能的一些方法。
DAQ的电源架构
在DAQ中，跨多个子系统看到并联电源轨和不同的负载电流（和纹波）要求并不罕见。图1展示了DAQ系统的电源架构以及电源模块如何为各种子系统生成所需的电源轨。
图1：使用电源模块的DAQ电源架构
使用电源模块有助于提高整体性能、效率和可靠性。电源模块还具有以下优势：
从传统变电站转向智能变电站
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通过阅读我们的新白皮书《从传统变电站转向智能变电站》，了解有关智能变电站的更多信息… |
作者：TI 工程师 Eric Xiong
在传统的消费类电子如手机的闪关灯的驱动中，LM3644被广泛使用，其单路独立输出1.5A，多种模式（闪光，照明，红外模式）可供选择，可以通过软件和I/O独立控制。配合相机使用时，LM3644可供选择的持续时间为毫秒级，LM3644可以软件设置10ms至400ms. 但是在工业扫描应用中，需要使用短时高亮的闪光配合扫描传感器以达到扫描速度和性能，其时序时间可以低至100us, 幅度可以达到1A。
为了达到完美的电流波形，传统的电路都是采用分立的电路方案（升压电路+大电容缓冲+运放恒流）来实现，但这会大大增加PCB面积，电路的成本以及控制方式也十分不灵活。
本文介绍如何采用单芯片LM3644 的方案来实现完美的短时高亮的电流波形。
1. 采用红外模式加速电流上升速度
传统的闪光模式，电流都是缓慢上升至目标值，这个时间大概为800us…
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2019 TI 工业应用研讨会 |
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本文作者：德州仪器 Matt Chevrier
为工业以太网器件供电需要解决工业以太网和工业应用的几个特定问题。
标准以太网与工业以太网之间最大的区别在于拓扑结构，如图1所示。标准以太网为星形拓扑，而工业以太网则包含线形、树形和环形等多种不同的拓扑结构。
图 1：两种类型的以太网拓扑结构
除拓扑结构以外，工厂自动化设备的工作电压为24伏，而电信设备的供电电压为48伏。虽然这两种不同的版本已存在很长时间，但首个工业以太网供电解决方案最近才新鲜出炉，那就是：EtherCAT P。在本篇博文中，我将在讨论1000BASE-T和/或环形拓扑或单双绞线的替代产品之前先介绍一下何为EtherCAT P。
介绍EtherCAT P：用于电源和EtherCAT的一根电缆
随着全球范围内越来越多的工厂采用以太网进行连接，人们也就愈发需要优化过程边缘的配电。一个自然而然的选择方案便是重新使用以太网供电(PoE)技术为以太网连接设备供电。PoE技术的优势在于它使用相同的电线进行电力和数据传输…
作者： TI 工程师 Jimmy Zhou & Frank Xiao
伺服控制系统广泛的应用在工业机器人、数控机床、电子制造、印刷机械、纺织机械等领域，在工业生产中发挥重要的作用。在工业机器人和数控机床等领域，响应速度快、转矩抖动小和精度高的伺服控制系统越来越关键。伺服控制系统的由位置环、速度环和电流环组成，电流环是内环，电流环的性能决定了整个控制系统的精度和响应速度。
一个影响电流环性能的因素是电流采样方式，目前主流的电流采样方式包括霍尔电流采样、隔离运放电流采样和隔离Δ-Σ 调制器电流采样。TI的隔离Δ-Σ 调制器 AMC1305的精度高、绝缘等级高和抗干扰性能强，广泛的应用在工业伺服、变频器和太阳能逆变器等领域。
AMC1305的电流采样方式如图1所示，AMC1305将电流信息转换为单线的数据流，该数据流通过DSP等控制芯片中的滤波器模块，还原得到电流信息。相比于前两种电流采样方式…
随着电动汽车、个人电子产品和电网系统的日益普及，人们对锂离子（Li-ion）电池的需求正以指数级增长。随着消费者需求的增长，对高精度电池化成测试能力的需求也在增长。
电池化成测试需要多个充电和放电周期; 为了最大限度延长电池寿命并扩大存储容量，此过程中必须实现高精度控制。在每个周期中，电池的电流和电压必须得到精确控制，许多制造商要求满量程控制精度超过0.05％。然而，随着对电池电流要求的增加，保持如此高的精确度变得越来越困难。
TI适用于高电流应用的电池测试仪参考设计利用恒定电流（CC）和恒定电压（CV）校准环路实现0.01％满量程充电和放电电流控制精度。它支持高达50A的充电和放电速率，并针对需要更高电流或多相的应用提供可修改的平台。例如，目前的汽车电池规格正在急剧增长，甚至可能需要超过50A的电流。
如图1所示，参考设计采用LM5170-Q1，可调节流入或流出电池的电流…
作者：深圳工程师 Zhou Fang
在工厂自动化应用中，由于现场设备节点数量与日俱增，同时对于自动化设备加工精度与实时性要求越来越高，传统的串行工业总线已经无法满足生产线同步性与大规模数据传输的要求。以太网逐渐成为主流，基于以太网全球主流OEM开发确定性网络工业以太网协议包括Profinet, Ethercat, Powerlink等。这些协议都需要以太网作为传输介质，以太网PHY主要负责。目前工业以太网总线速率以10/100M速率为主，下一代工业总线技术将会基于TSN（时间敏感网络）与速率1000M及以上的以太网协议。
在进行以太网口功能调试过程中，最常见的问题是两个端口之前无法正确建立物理层链接。所以本文档的内容基于TI以太网PHY产品DP83822，介绍以太网网口自协商（Auto-Negotiation）功能现象，正确的测试波形与Strap电阻设置…
春风十里，不如你 - 2018 德州仪器工业月强势来袭！
届时将会有 8 场直播课程正式上线，TI 资深应用工程师全程在线坐镇，
将针对：测试和测量、楼宇自动化、电力输送、电网基础设施、电器、电机驱动等领域的热门应用
对 TI 最新方案进行详细介绍，并结合实际案例解决设计中的常见问题。
参与者还可实时与工程师提问互动，现场答疑，分享设计经验。
| 立即报名 |
| 时间 | 议题 | 相关应用 |
| 5 月 8 日 | TI 智能气表 & 水表解决方案 | 水表、燃气表 |
| 5 月 15 日 | TI 智能门锁解决方案 | 电子智能锁 |
| 5 月 16 日 | 低压直流无刷电机解决方案 | 无刷直流电机驱动器 |
| 5 月 17 日 | TI 在太阳能系统中的相关方案 | 微型逆变器 |
| 5 月 22 日 | TOF 技术在服务型机器人的应用介绍 | 服务机器人 |
| 5 月 23 日 | Zigbee… |
该系列文章的第一部分介绍了电网换相换流器（LCC）。这篇文章将讨论电压源换流器（VSC）并比较两种拓扑结构。
VSC目前已成为首选实施对象，原因如下：VSC具有较低的系统成本，因为它们的配站比较简单。VSC实现了电流的双向流动，更易于反转功率流方向。VSC可以控制AC侧的有功和无功功率。VSC不像LCC那样依赖于AC网络，因此它们可以向无源负载供电并具有黑启动能力。使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）阀，则无需进行晶闸管所需的换流操作，并可实现双向电流流动。
表1对LCC和VSC进行了对比。VSC的电压电平通常在150kV-320kV范围内，但一些电压电平可高达500kV。VSC有几种不同的类型。让我们来看看两电平、三电平和模块化多电平。
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VSCs |
电网换相换流器 |
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换流 |
不需要交流波形。独立于电网工作，具有黑启动功能。 |
在网络的交流侧需要正弦波以进行换流… |
作者：TI 工程师 Max Han, Winter Yu
简介
工业以太网交换机和服务器在功率较大时会产生较多热量，通常需要进行散热来保证系统正常工作，一般会采用安装散热风扇的方案。对于带温度测量反馈的可调速风扇散热系统，根据对象温度灵活调节风扇转速，同时用MSP430微控制器作为控制平台，与主机通过I2C接口通信，加入故障检测和报警功能，具有可靠性高，控制灵活，节省系统能耗的优势。
系统架构
采用MSP430主控MCU和DRV8871电机驱动芯片结合的系统结构，如图1所示。系统利用MSP430的片上ADC采集NTC热敏电阻两端的电压，实现低成本的温度测量功能。另外，主控MCU在输出可调占空比的PWM波形的同时，预留了I2C通信接口，主机CPU可以给MSP430下达控制命令和读取温度、转速、故障状态等信息。通过在散热系统中加入温度测量反馈，可根据待散热对象的温度情况…
随着对更紧凑和更高效电力系统的日益重视，双向转换器越来越受到关注。具有双向功率流的双向DC/DC换流器可将电池充电和备份操作传统上所需的两个DC/DC换流器组合在一起，降低了整个系统的成本、组件数量和尺寸。
此系列博文将分两个部分研究在不间断电源（UPS）、电池备份单元和储能系统装置应用中双向换流器的使用。
UPS或电池备份单元可在各种关键和非关键应用中提供不间断电源。UPS系统可从传统意义上分为备用UPS、线路交互式UPS和在线式或双换流UPS。在新类别的UPS开发方面，如备用在线式混合动力或高级ECO模式UPS，获得的进展甚少。
图1所示为传统在线式UPS的框图。
图1：常规在线式UPS的框图
在正常运行中，主直流母线通过交流网格源调节在300V至400V之间。电池作为储能单元，可以使用专用的AC/DC或DC/DC换流器通过AC电源或DC总线进行充电。另一台DC/DC升压转换器用于在断电期间将电池的电力从电池传输到DC…
从定位和邻近度测量，到确定液面位置和光照强度，传感器解决方案为我们提供了一个感测、数字化表达和处理周围世界的途径。特定的应用问题已经催生出大量不同的传感器技术，使得系统能够在各种各样的条件下，以不同的精度等级来感测周围情况。随着近期智能基础设施的兴建，工厂内的工业4.0 (Industry 4.0)、楼宇自动化产品，以及自动驾驶无人机等更新型应用的兴起，开发人员正期待传感器能够将系统性能和效率提升到全新水平。
设备上配备的毫米波 (mmWave) 雷达技术专门用来在短距离 (5cm) 到长距离（150m以上）范围内实现探测功能，这项技术本身可以探测快速运动物体（速度高达300kph）的范围、速率和运动角度，而它的精度不受周围光照、下雾、降雨和灰尘的影响。图1是范围、速率和运动角度信息的可视化示例。
毫米波传感器技术在汽车领域非常成功，不过设计人员目前正在解决这项技术扩展至其它市场时所面临的挑战…
该系列文章的第一部分介绍了电网换相换流器（LCC）。在这部分中，我将讨论电压源换流器（VSC）并比较两种拓扑结构。
VSC目前已成为首选实施对象，原因如下：VSC具有较低的系统成本，因为它们的配站比较简单。VSC实现了电流的双向流动，更易于反转功率流方向。VSC可以控制AC侧的有功和无功功率。VSC不像LCC那样依赖于AC网络，因此它们可以向无源负载供电并具有黑启动能力。使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）阀，则无需进行晶闸管所需的换流操作，并可实现双向电流。
表1对LCC和VSC进行了对比。VSC的电压电平通常在150kV-320kV范围内，但一些电压电平可高达500kV。VSC有几种不同的类型。让我们来看看两电平、三电平和模块化多电平。
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电压源换流器 |
电网换相换流器 |
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换流 |
不需要交流波形。独立于电网工作，具有黑启动功能。 |
在网络的交流侧需要正弦波以进行换流… |
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
