第1步——一个有关想法和期望目标的短故事
由TI 系统工程师Britta Ruelander和Bhargavi Nisarga共同撰写
如何开始
当TI的超低功耗微控制器（MCU）业务起步时，我刚大学毕业，我发现我对于微控制器的特性和功能有很多疑问。我开始与更多有经验的同事定期讨论，以更好地了解MCU的功能及其典型用法。过段时间后，我意识到我可以分享我的学习经验，因此其他MCU新手可从我收集的信息中受益。而且，此博客系列是我与同事一起撰写的！
为什么又是一篇智能恒温博客？
我们想要专注于大多数人都熟悉的最终应用，但想要更好地了解如何使用MCU来实现。我们选择了智能恒温器终端应用程序，因为它涉及不同级别的细节和复杂性，同时仍处理基本的MCU特性和功能。智能恒温器应用的基本构件包括传感、处理、用户界面和无线连接，并且设计这些组件需要图1所示的多个MCU功能之间的交互。本系列的后续博文将引导您完成不同的实施步骤…
作者：Vivek Thakur，德州仪器（TI）
大多数人打算在家中使用投影技术时，脑海中浮现的画面往往是一个高科技家庭影院。现在，智能住宅和物联网（IoT）的快速发展为用户提供了一个全新的方法和途径来观看投影显示。
智能住宅和IoT为很多日常使用的设备带来了更强的连通性和更高的智能化程度——从空调和住宅安防系统到灶台和冰箱。这些智能住宅设备的下一代产品有可能将投影显示技术集成在内，以提升智能系统中的人机界面。
针对智能住宅的投影显示
可嵌入、经久耐用且高能效的投影技术为智能住宅设备提供了一个强大且有效的信息显示方法，并且使用户能够通过简单的触摸和手势界面来实现与设备的交互。
例如，与其像以前一样走到干衣机附近去查看剩余时间，现在你只需对着厨房中的投影显示器挥挥手，就可以知道衣服什么时候能洗好。
你可以调整你的恒温器，设定你的喷淋系统，检查冰箱内的存货，查找菜单…
在电路设计过程中，应用工程师往往会忽视印刷电路板(PCB)的布局。通常遇到的问题是，电路的原理图是正确的，但并不起作用，或仅以低性能运行。在本篇博文中，我将向您介绍如何正确地布设运算放大器的电路板以确保其功能、性能和稳健性。
我与一名实习生最近在利用增益为2V/V、负荷为10kΩ、电源电压为+/-15V的非反相配置OPA191运算放大器进行设计。图1所示为该设计的原理图。
图1：采用非反相配置的OPA191原理图
我指派实习生为该设计布设电路板，同时为他做了PCB布设方面的一般指导（即尽可能缩短电路板的走线路径，同时将组件保持紧密排布，以减小电路板空间），然后让他自行设计。设计过程到底有多难？其实就是几个电阻器和电容器罢了，不是吗？图2所示为他首次尝试设计的布局。红线为电路板顶层的路径，而蓝线为底层的路径。
当时，我意识到电路板布局并不像我想象的那样直观；我应该为他做一些更详细的指导…
对于我们大多数人而言，使用百科全书已经是如同听八轨道磁带那样遥远的事了。从搜索信息到流媒体音乐，智能手机已经进一步提升了我们的生活，让业务经营、联系朋友甚至健康改善都变得更为容易。让我们来看下其给健康带来的最新益处：使用智能手机监测血糖水平。
过去十年里，血糖监测已经从米级尺寸演进为小巧的仪表。以前，人们每天需要无数次使用缓慢而笨重的测试仪监测体内的血糖含量。然后发展到动态血糖监测，其通过向手持式接收装置输出数据的一次性可穿戴传感器为患者提供动态血糖读数。随着科技的进步，接收装置中还采用了近场通信(NFC)技术，当靠近传感器时，其便会输出血糖读数。 现在，出现了使用蓝牙®低能耗的更好解决方案。
通过蓝牙低能耗技术，血糖传感器可以将数据无线传送给用户的智能手机或平板电脑，更便于持续监测血糖水平（图 1）。这能够提升用户的察觉意识，因为，当血糖水平过低或过高时手机会迅速提醒患者…
在万物互联的世界中，越来越多能够理解语音内容的电子设备逐渐进入我们的视线。在智能手机、平板电脑和笔记本等拥有Siri或Cortana应用程序的设备中，语音识别能够帮助用户搜索答案或控制周围的电子器件等。虽然这些应用程序让人眼前一亮，但是它们却占用了大量的处理能力和内存。所以，人们对于微控制器（MCU）因过小而无法识别语音的误解也就不足为奇了。
没错，MCU的低功耗和小尺寸设计虽然使它不足以理解全部语音内容，不过对于小型低功耗的嵌入式应用而言，也许只需识别几个定义明确的短语就大功告成了，例如“给我的咖啡加热”或“关灯”等。最近，德州仪器（TI）在CES上所展示的低功耗MSP432™ MCU上演示了这个功能。
TI还发布了一个用C语言代码编写的语音识别器库，这个库使得基于MSP432 MCU的应用能够识别用户个人经常使用的语音短语，在忽略其它语音内容的情况下可识别的短语多达11个…
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…
监测越来越多的汽车摄像头、雷达和其它高速传感器模块的状态正变得越来越复杂。虽然具有本地处理器的智能传感器可以监控他们自己的健康状态，但是原始数据传感器通常缺少一个执行该任务的本地微控制器，使得中央电子控制单元（ECU）处理器单独监视每个传感器。
然而，原始数据传感器不必“装聋作哑”。将智能健康监控功能集成到串行器和解串器（SerDes）链路芯片组中，可以避免中央处理器不断轮询传感器的运行状态。本篇博文中，我将一睹这一装置。
多传感器先进驾驶辅助系统（ADAS）
下一代车辆可能有十几个或更多的远程原始数据传感器（图1）。监控每个传感器的健康状态增加了中央ECU处理器中的软件开销。ECU必须监控诸如传感器状态、模块电压、模块温度、链路操作（双向）等因素，及多个传感器、串行器、解串器和其他芯片上的其他指示器等因素，以生成传感器健康状况的完整图片。您可以为每个远程传感器模块添加一个小型微控制器进行健康监控和内务处理…
当需要执行降压电源转换时，开关稳压器是一种高效设备。得益于新的应用，针对这些产品，宽输入电压（VIN）空间（TI认为其> 30V）的使用范围越来越广。
图1所示为具有宽VIN的主要应用，以及它们的标称总线工作电压范围和DC / DC转换器将看到的瞬态范围。在这些应用中，用于汽车和高槽电池应用（如电动自行车、GPS跟踪器和无人机）的48V电池的问世使得对高达48V宽VIN的需求不断增长。 > 48V空间要求DC/DC转换器承受由负载突降、雷击和电动机的反电势等原因导致的高达100V的瞬态，同时仍调节12V和5V输出
图1：应用的工作电压范围
设计人员传统上通过在前端设置钳位电路来处理这些瞬变，使得转换器观察不到尖峰。图2所示为汽车系统示例，其中前端电路向设计添加了十多个组件。所有这些组件相加即为额外成本和空间。此外，随着电压升高，诸如二极管和电容器的关键部件的额定值也增加，这会导致成本呈指数增加。
TI…
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。
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计算器选项卡 |
说明 |
所有功率级设计者期望在开关节点看到完美的方波波形。快速上升/下降边降低了开关损耗，而低过冲和振铃最小化功率FET上的电压应力。
采用TI最新的GaN技术设计，图1a所示的功率级开关节点波形真的引人瞩目。其在120V / ns转换速率下，从0V升到480V，并具有小于50V的过冲。
图1：TI 600V半桥功率级——开关波形（a）；设备封装（b）；半桥板图（c）。
GaN FET具有低端子电容，因而可快速切换。然而，当GaN半桥在高di / dt条件下切换时，功率环电感在高压总线和开关节点处引入振铃/过冲。这限制了GaN FET的快速切换功能。
由于引线长且封装为大尺寸，传统的功率封装通常具有来自引线和接合线的高电感。在含铅封装中已观察到高达几百伏的过冲。减少过冲的关键是最小化功率环电感。
为了降低引线电感，TI以表面贴装四方扁平无引线（QFN）封装提供单通道GaN功率级产品。如图1b所示…
如何在ADAS应用程序中使用MIPI®CSI-2端口复制记录传感器数据
由于高级驾驶员辅助系统（ADAS）促成自动驾驶，机器视觉、查看、并行处理和数据记录的聚合视频传感器数据的多个副本的需求越来越多。
前置机器视觉摄像头更是需要多个副本，但它将很快适用于自主车辆中的其它摄像头、雷达和光线检测和测距（LIDAR）传感器。数据记录是当今一个非常常见的复制应用（图1）。在机器视觉应用中，通常记录关于某些驾驶事件的原始传感器数据，以用于未来分析。这种情况下，将聚合的原始传感器数据的第二个副本用于数据记录很有用；而另一个副本用于机器视觉处理。
图1：常见的ADAS数据记录拓扑结构
复制聚合的传感器数据
可在视频路径中的不同位置进行数据复制。可通过单独的电缆将每个传感器连接到机器视觉和数据记录电子控制单元（ECU），但这种方式可使所需电缆的数量增加一倍…
若您不认识“我”，我可将其原理娓娓道来。我绝对喜欢数字控制！您应了解这些内容：z变换、卡尔曼滤波器、非线性控制、自适应控制，及定制电源解决方案的能力。
在您表述任何观点前，我想指明我是一个超级极客——但您不得不承认，这些东西可以真的很酷（当然，真的有用）。数字控制的主要方法之一是，您可以采用一个预封装的控制器并可对其添加或修改，以满足最初的设备架构师未明确设想的最终解决方案要求。为此，数字控制器让电源设计师的梦想成真。
但诚实地讲：数字控制也会产生一些我们不期望的、或超出处理范畴的辅助操作。在我看来，此时，通用脉宽调制（PWM）可派上用场，大放异彩。这些设备已经存在了一段时间，并且在许多方面成为电源行业的主力。他们具有卓越的性能，并具有能够适应设计师需求的丰富经验。从这个优势看，PWM类似于模拟控制器的数字控制类型。在许多应用中，这可能正是电源设计人员所需要的：简易灵活性。
…在本系列的第一部分中，我定义了电压检测器和监控器/复位IC，并解释了不同的输出类型及一些基本设备。由于设计变得更加复杂，可能需要更高级的设备来成功监视电压。在本期中，我将重点介绍电压检测器和监控器/复位IC中的各种功能，以帮助设计人员选择正确的电路。
可编程输出延迟
电压监控器与电压检测器不同，其通常使用外部电容器具有可编程输出延迟，使其变得极其灵活。它们可用于正确排序现场可编程门阵列（FPGA）应用中多个电源，或防止系统故障。当电源电压上升到电压阈值（加上滞后，若适用），这通常会触发设备“取消标记”复位信号并使系统从复位状态返回。然而，由于存在由延迟电容器（CD）产生的延迟，因此在复位信号取消标志之前，电压必须保持高于电压阈值及指定时间延迟的滞后。这可防止系统过早地从复位状态返回。
可编程输出延迟有时称为可编程复位超时周期。直接连接到延迟引脚…
电信、工业和航空电子应用中的电源电压可能由于许多原因而变化，例如线路和负载瞬变；停电；或低电量。电压检测器和监控器/复位集成电路（IC）提供了与这些问题相关的电源电压偏差的预指示，以帮助保护系统。
尽管电压检测器和监控器/复位IC具有相同的功能，但它们用于不同类型的系统中。电压检测器监测电压（如电池电压），并向用户指示电压低。电压检测器通常不具有延迟，但是它们具有内置的滞后，以防止电压悬浮在阈值电压附近时产生的假触发现象。
若电源电压低，则监控器/复位IC监视电源电压，并复位或关闭另一个设备，如微处理器。这些设备通常具有可编程输出延迟，以防止系统在电源电压稳定之前从复位状态恢复。
电压检测器和监控器/复位IC具有不同的特征和参数，使得很难为给定应用选择合适的集成线路。选择电压监控器的关键是了解您需要的功能，然后根据所需的尺寸、封装类型和价格进行选择。此系列具有两部分。在第一部分中，我将讨论最简单的电压检测器和一些不同的输出选项…
标签：dcdc，nexfet，mosfet，tps546c23，swift
电压稳压器，特别是集成MOSFET的直流/直流转换器，已从由输入电压、输出电压和电流限定的简易、低功耗电压调节器，发展到现在能够提供更高功率、监控操作环境且能相应地适应所处环境。
以前，需要高于10-15A电流的应用通常依赖于具有外部MOSFET的控制器，以提供所需功率完成工作。转换器尽管可让设计的布局更简单，使用物料清单（BOM）中的组件更少，同时还能提供具有高可靠性的高密度解决方案，但可提供的功率相对有限。
诸如网络路由器、交换机、企业服务器和嵌入式工业系统等应用的耗电量越来越高，需要30A、40A、60A或更高电流以用于它们的负载点（POL）设计。当适应控制器和外部MOSFET时，这些应用极大地限制了主板空间。
MOSFET和封装技术的进步使得TI能够成功应对这些挑战…
物联网（IoT）应用的设计者有两个主要关注点：管理电源以最大限度地延长电池寿命，并确保可靠的操作防止各种电磁干扰（EMI）。物联网革命将导致部设数十亿电池和线路供电的连接设备，其中包括许多无线设备。所有这些设备都在争夺同一频率频谱。这将产生越来越嘈杂的环境，其中电磁波从多个源辐射。自从引入无线设备以来，电磁信号的干扰已成为共享的未许可频谱的问题，但当操作中的设备的数量增加时，问题的重要性也随之增加。诸如烟雾探测器、有毒气体传感器和PIR传感器等具有无线能力的终端设备由于它们彼此相互作用，因此需要进行额外的辐射EMI测试，如图1所示。
图1：带有电磁波的无源红外（PIR）传感器和一氧化碳检测器
创建无线感测节点的竞争为EMI测试带来了一定程度的复杂性。系统设计人员需要仔细甄选部件，以避免重新设计的昂贵成本，这可能在产品开发的最后阶段延迟上市时间。除在噪声条件下工作，电池供电的连接设备还需要可靠地操作多年而无需更换电池…
数字微镜器件（DMD）作为空间光调制器可克服传统光谱分析仪架构缺点
作者：Mike Walker，德州仪器（TI）; Hakki Refai，Optecks，LLC
在近红外（NIR）光谱分析领域中，一个将便携性与高性能实验室系统的准确性和功能性组合在一起的系统将极大地改进实时分析。由一块电池供电的小型手持式光谱分析仪的开发可以实现对工业过程、或食品成熟度的评估在现场进行更有效的监控。
大多数色散光谱分析测量在一开始采用的都是同样的方式。被分析的光通过一个小狭缝；这个狭缝与一个光栅组合在一起，共同控制这个仪器的分辨率。这个衍射光栅专门设计用于以已知的角度反射不同波长的光。这个波长的空间分离使得其它系统可以根据波长来测量光强度。
传统光谱测量架构的主要不同之处在于散射光的测量方式。两种常见的方法有（1）与散射光物理扫描组合在一起的单元素…
您最近是否将电视升级为具有更大屏幕和超高清分辨率的电视？您是否安装了六通道同步数字视频录制的新机顶盒？您的调制解调器是否支持200Mbps Wi-Fi速度？您可以用您的智能手机控制家里的空调或汽车点火吗？
技术确实发展得非常快，在幕后不断的创新实现更好的性能，新颖的功能和更时尚的设计是下一代消费设备开发的基础。
例如，我对新一代数字电视以及主要品牌如何继续发布具有更高图像分辨率、更时尚设计和更大屏幕尺寸的型号感到惊讶。他们现在正在谈论到2020年实现8K HD。除此之外，领先的制造商在过去10年中大幅下调定价，尽管与之前的型号相比功能和性能有所提高。
对于消费电子产品的直流/直流电源解决方案也是如此。有技术和创新的需求。像TPS562201、TPS563201和TPS564201等直流/直流解决方案更小，更简单，但却有更高的效率降低功耗，满足市场需求。
更好的效率
由于称为引线框上倒装芯片（FCOL）的封装技术的最新进展…
涉及到任何类型的保护时，解决方案都应该很简单。保护应该是设计和设置好后而不必再担心的东西；至少应是如此。但是，当涉及到更多和更好的电池保护，设计人员可能会担心这可能会增加成本。
由于电池保护电路通常位于电池组内部并且看不到，通常不被认为是一个酷或新潮的新应用特征，设计工程师可能不会对其进行太多的思考。但是，从我们从最近的事件中了解到，如果不能做出合适的电池保护，可能会导致严重的问题。
通常，任何保护设备都希望设置简单：保护您的系统的IC，但是在高电流消耗方面没有巨大的“价格标签”。这是TI用于3至5系列等电池的bq77905系列电池保护器，通过最低功耗提供您系统需要的保护。
在电池应用中，总需要有一个主保护器作为第一道防线，任何之后的保护后将具有二次保护的作用。二级保护，简单地说，可以是最后的电池保护类型，这通常是简单的过电压保护…
通过蓝牙®4.2将产品连接到智能手机，这样就提供了两个明显的优势，便于许多应用进行利用：
借助TI的新SimpleLink™低功耗蓝牙CC2650MODA模块，您的产品可以极其轻松地实现这些优势。
预认证的CC2650MODA模块（有关预认证的完整列表，请参见数据表）包含配备15个通用IO（GPIO）引脚和集成天线的SimpleLink CC2650无线微控制器（MCU）。使用来自TI BLE-Stack 2.2软件开发工具包（SDK）的不同固件配置，TI的这款新模块可以作为控制系统中所有内容的独立片上系统（SoC）或作为无线网络处理器让您向任何现有的MCU添加低功耗蓝牙连接。在无线网络处理器配置中…
客座博主 Shantanu Balu 是Somatic Labs的联合创建人，创立了Moment，Moment是一种创新的可穿戴设备，完全通过触觉与用户通信。
LRA结构图
线性谐振传动器（LRA）是在单个轴上产生振荡力的振动电机。与直流偏心旋转质量（ERM）电机不同，线性谐振传动器依靠交流电压来驱动压靠与弹簧连接的移动质量块的音圈。当音圈在弹簧的共振频率下被驱动时，整个传动器以可感知的力振动。虽然可以通过改变交流输入来调节线性谐振传动器的频率和振幅，但是传动器必须在其谐振频率下被驱动，以产生大电流有意义的力。
在产生振动，压靠移动质量块时，音圈在装置内部保持静止。通过相对于弹簧向上和向下驱动磁体，LRA作为整体发生移位，产生振动。基础机制类似于扬声器产生声音。在扬声器中，通过将交流电频率和振幅转变为振动频率和振幅使空气通过锥体并且以不同的频率发生位移。在内部，扬声器通过以快速变化的交流电移动磁铁质量块来完成该任务…
企业服务器或网络交换机等许多现代高速系统需要连续操作，不能影响信号完整性，尤其是在交换硬件时。隔离要求的基本特征之一是部分掉电。
如图1所示，器件1在系统中以5V供电，而器件2和3在Vcc = 0时掉电；所有响应器件也将掉电。5V总线逻辑仍然活跃。静电放电（ESD）钳位二极管到Vcc变为活跃并开始导通，为系统供电回到活跃状态。通过二极管的电流，除非由串联电阻限制，否则将被严重正向偏置，因此会传导数十毫安的电流，这可能导致器件损坏。在此事件之后，器件在恢复正常操作时的可靠性是有问题的。
图1：无Ioff保护器件
图2为带有Ioff保护电路的第二个器件。连接到Vcc1的器件和系统与活跃总线线路隔离。由于内部的Ioff保护电路，通过ESD二极管的电流可以忽略不计，器件的可靠性完好无损。Ioff保护确保没有过多的电流被进入或流出输入、输出或输入/输出（I / O），在器件掉电时偏置到一个电压。部分掉电模式有助于避免掉电或通电时的不确定行为…
对使用TI最低功耗的低功耗蓝牙®无线微控制器（MCU）进行设计感兴趣吗？以下是您应该选择SimpleLink™蓝牙低功耗CC2640无线MCU的5个原因：
1.业界领先的最低功耗范围。CC2640无线MCU专为从工业网络到连接家庭的无数应用而设计。CC2640专门为需要低功耗和长距离的终端设备量身定制，如全室内覆盖。CC2640解决方案提供了高度灵活的软件可配置无线电，其可编程输出功率高达+ 5dBm，在仅5.9mA Rx功率下，具有出色的-97dBm接收灵敏度。您可以利用CC2640无线MCU的102dB链路预算来创建具有较少重传和更长电池寿命的可靠网络。此外，TI的可扩展平台旨在增加闪存空间，以便在现在和未来为您的系统提供支持。
2.完全认证，功能齐全的蓝牙4.2软件堆栈和多角色。作为低功耗解蓝牙决方案提供商，TI的长期经验是无与伦比的…
几年前，腕带尺寸的健康监测器在现场爆炸时，健身产品市场受到了冲击。然后，智能手表出现了，智能手表能够收集更高级的健康相关数据。现在，远程医疗变得日益流行。事实上，有人说很大程度上依靠远程健康监测设备的远程医疗，在未来降低医疗成本方面具有巨大的潜力。
因此，随着健康监测器市场逐渐升温，需要具有功能和资源特殊结合的微控制器（MCU）来简化产品开发，提供这些设备所需的质量。开发人员“必备”列表首先肯定是高度集成，因为大多数健康监测器是非常小的设备，这意味着MCU和相关电路必须具有非常小的形状。
包括TI的新MSP430FR2311 MCU在内的新MCU集成比过去典型MCU更多的功能。新集成功能包括具有几个标准运算放大器的模拟前端，能够将非常低的电流转换为电压信号的极低功率跨阻放大器（TIA），一个铁电随机存取存储器（FRAM）的同质块，而不是典型的RAM /闪存架构，以及片上振荡器。对于很小的3.5毫米x 4毫米封装而言…
今天，存在许多需要精确和连续温度感测以保护产品或提高系统性能的应用。由于连接技术的进步，温度传感器现在能够无线和实时地提供精确的测量。在许多应用中，从远程位置监视和控制系统是关键要求。通过将远程Sub-1GHz网络与Bluetooth®低功耗（2.4GHz）连接相结合，打开了温度测量可能性的新世界。在这里，我们将讨论如何一起使用这些技术增强温度测量至关重要的系统。
一些示例应用——冷链管理和家庭自动化
温度感测在许多应用中使用，下面我们将看两个例子：
冷链管理
冷链管理部署用于监控和跟踪对温度敏感的产品。一个典型的例子是从农民处开始运输的新鲜食品，要一直跟踪到超市。监控托盘或单个箱子的温度以确保产品的质量。尽管现在存在监测解决方案，Sub-1GHz和蓝牙低功耗在单个设备中加上高质量温度传感器的组合实现了新的功能。例如，长距离，Sub-1GHz网络使得能够覆盖像存储设施这样的大面积…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
