作者RJ Hopper
** 这是Analog Wire RF取样博客系列的第10篇。 **
我在之前的博文中论述了无线电频率(RF)取样结构对宽带系统的优势，但有些系统的运行需要中等带宽，或有其它重点考虑的因素。有源天线阵使用多个专用于产生比单个元件更集中的辐射模式天线。这种集中的模式可将天线增益增加到预定目标或用户，并可同时对波束图型以外区域提供干扰抑制，从而无需过多信号带宽。
雷达阵列就是一种用于精确定位空间目标的有源天线系统。图1中所示的简单的3×3阵列系统能够导引两个维度的波束来追踪目标。
图 1：3×3雷达天线阵列
每个天线元件都需要有自己的接收机。较小的阵列可能使用八个元件；非常大的阵则会使用数以千计的元件。这些系统需要大量的接收机，因此每个接收机必须低成本且高功率；并且这些系统需要高动态范围的性能，从而在背景噪声和干扰中辨别目标。
TI设计的700-2700MHz双通道接收机和16位ADC及100MHz…
当Avegant公司共同创始人Edward Tang和他的同事一开始决定开发头戴式显示器时，他们深知自己面临着巨大的技术挑战。
“我们希望打造一款时髦的设备，能够带来大屏幕的体验，因此它必须是一款精致而又可供消费者穿戴的产品”，Tang表示。
他们最终开发出来的消费品取名为Glyph，类似于一组连接到智能手机的工作室耳机。其头带中的两个微型显示器可以带给观众丰富的多媒体体验，同时还能够让他们看到显示屏边缘周围的真实世界。
Tang表示：“当我们确定Glyph的主要显示组件时，选用TI的DLP® Pico™显示技术可谓是水到渠成。”毕竟，在密歇根大学学习微机电系统（MEMS）时，Tang和他的许多Avegant同事就已经非常了解我们的技术。
Glyph的首款原型于2012年制作完毕。该原型机与洗衣机大小相当，机身上满是外露的电线，此外还有一大致命缺点…
在我上一篇博文中，我逐步说明了如何使用WEBENCH® Coil Designer制作用于电感式感测应用的传感器计算机辅助设计文件。这种方法对于LDC1614等单线圈电感式传感器十分有效，但是LDC0851电感式开关需要两个传感器，两个传感器无法并排也不能堆叠。
随着近期WEBENCH的升级，已无需再手绘线圈；WEBENCH Coil Designer能够在五分钟之内制作出线圈设计。今天，我会说明如何在WEBENCH工具中设计层叠线圈。
层叠线圈与并排线圈有何区别？
如图1所示，并排线圈可以产生最大的感应，使用双层印制电路板（PCB）很容易实施。从WEBENCH工具中输出两个相同线圈，在PCB中将两个线圈连接，就可以制作出优良的并排线圈。
并排线圈的一个替代布置方式是层叠线圈，在层叠线圈中，一个线圈堆在另一个线圈之上，安装在四层PCB上。把感应线圈放在顶部能够确保目标对感应线圈电感的影响总是大于对参考线圈电感的影响…
应用Impedance TrackTM技术的电池电量计同时采用了库伦算法和电池电压算法进行电量计算，可为目前市面上各种类型的蓄电池提供最精准的充电指示。
在电池管理电量计论坛中，我们发现这样一个问题：有时在电池管理系统中设计电量计时，很难知道该从何处下手。我们在监测参数计算器（GPC）工具、循环学习、低温性能调整（RbTweak）、热模型下量产文件（Golden file）的生成等很多方面均碰到了问题。
我将在本文逐一解释上述术语和工具。希望在您读完本文后，可以从TI商店购买一个评估模块（EVM），完成一次循环学习，并为您的电池生成一份专属量产文件。
我们先简要介绍一下电池。电气工程师通常将锂电池视为直流（DC）电源，亦或是复合模型下带部分内阻的直流电源。但很多情况下，电池的复杂程度却与复合模型相当。在读研究生期间，我曾经学习过电池方面的知识，但直到进入TI工作之前，我也是仅仅将电池视为是一种简单的直流电模型…
物联网(IoT)正以前所未有的速度实现人、设备和云数据存储服务之间的互联。一些分析人员预测，到2020年，将有500亿台数字设备与互联网连接。
客户正在使用DLP®产品在光谱学、3D机器视觉和智能家居应用等远程传感中创造具有新型、独特功能的产品。在制药、农业和制造业等各种工业领域，开发人员和工程师使用的物联网功能日益增多。
物联网的诸多工业可能性
在DLP技术支持下，手持分光计能够连接到存有数以千计参考材料的云支持数据库。例如，医院和药店的医务人员可以使用该解决方案对药物进行远程扫描，确定药物组分是否正确或者药物是否为正品。
在农业方面，农民也能够从与数据库连接的移动手持分光计中获益。通过扫描谷物，将扫描结果与存储的参考数据进行实时对比，农民可以确定收获谷物的最佳时间。
遍布智能传感器的工厂可以使用3D机器视觉收集并存储数千份精确的产品体积测量数据。通过物联网，可以方便地存储数据并进行快速分析…
现在的汽车拥有越来越多的酷炫功能：自动偏航辅助、后视摄像头、电动升降门按钮、牵引控制。
当然，车主们不用钻到引擎盖下查看就能知道新一代的汽车配置了各种各样过去没有的高新科技。
这些科技的进步远远不止是增加了一些舒适功能如车内手机无线连接、个人环境调节系统那样简单，许多新科技的设计均围绕数据传感和处理（即所谓的高级驾驶员辅助系统（ADAS））,确保驾驶者对道路状况和实时周边环境有更全面的了解。
理解行车数据
对OEM厂商来说，ADAS的发展带给他们的最大挑战是如何使驾驶员们在保证安全的前提下清楚地看到各类行车数据。
随着抬头显示器（HUD）开始成为越来越火的汽车配置，驾驶员们将开始对周边的环境产生全新的体验。这种全新的体验将彻底改变驾驶员在驾车过程中与汽车及周边环境的互动方式。
相比传统的汽车仪表盘，HUD更加智能，可在恰当的时机和位置显示驾驶员需要了解的行车信息。这些信息可以是如车速、航线…
在之前的博文中，我说明了如何设计工业自动化用二线制或回路供电模拟输出。在熟知变送器设计和运行的前提下，本文将讨论如何设计保护这些系统的电路。图1为基本的二线制变送器设计供参考。
图 1：基本二线制变送器设计
二线制变送器保护电路需要保护该系统面临的两种风险：
IEC61000-4测试标准复制了几种常见的工业瞬态信号和辐射发射情况，我的同事Ian Williams在其系列文章中对此作了介绍，点击此处进行阅读。简而言之，这些测试中电压为高压，有时电流也很高，而且为瞬时过程，能够很轻易地破坏敏感的模拟元件。为了保护二线制变送器不受这些信号的损坏，供电端和/或回路端电压和电流必须加以限制。
双向瞬态电压抑制（TVS）二极管是限制两端电压的完美元件。TVS二极管是简单的钳位设备，在其两端的电压超过击穿电压后会导通。TVS二极管有多个击穿电压选项…
工业DAC：保护三线制模拟输出
在上一篇博文中，我讨论了集成如何简化了三线制模拟输出设计。本文将介绍保护这些设计的方法，避免危险的工业瞬态过电引起电气过载。
首先，我们通过几个示例了解一下系统所面临的风险：
需要保护模拟输出的瞬态过电与其产生的低压（＜24V）和低频率（＜10kHz）信号差异巨大。工业瞬态过电为高压（高达15kV）、高频率（通常时间短于100ns）。您的电路应当利用这些差别提供保护，同时不影响模拟输出的信号质量。
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减弱策略 l 此方法采用被动元件（电阻、电容、磁珠）减弱电压突变幅度，限制电流 l 保护水平取决于预见输入信号幅度、频率和形状的能力 |
在工业DAC系列的上一篇文章中，我们探讨了如何创建和保护三线制工业模拟输出。今天，我们将转而研究二线制模拟输出。
图 1：典型二线制变送器简图
图1为设计二线制模拟输出最常用方法的简化电路图。对于许多模拟工程师而言，二线制方法比三线制和四线制更难于理解。理解二线制电路的困难大多数源自变送器电路中缺少接地符号——对于大学电路课程而言似乎是“具有挑战性的问题”。
为了更好地理解这一电路，图2中使用了不同于电源接地的变送器接地符号，以及一些能够实现电路转换功能的电流电压标记。
图 2：典型二线制变送器分析
放大器A1的目的是根据需要对输出进行调节，确保反相输入和非反相输入端的输出相同。这样一来，我们可以假设在正常工作情况下，V+与V-是相同的。由于V-与接地回路相连，V+电位也是零地电位。
因为V+为地回路或0V，我们可以很容易地定义流过R
…近些年来，车用电子设备在汽车系统设计中的重要性越来越大。您可能也会经常听说，汽车拥有的越来越多的便利功能，更先进的信息娱乐、驾驶员辅助系统以及无人驾驶车领域的长足进步。为推动汽车系统的创新，必须优化每一个新设备的体积，以满足越发严苛的设计要求。但这对为各种设备供电的树状电源网络（power tree）又意味着什么呢？
在本文的上篇和下篇, 我将探讨创新是如何改变车用电子设备市场，以及TI是如何通过整合降压转换器和LDO，帮助解决这一领域一个普遍存在的设计问题。
大多数的电子控制装置（ECUs）至少要配置两条调节轨道才能为系统各部件高效供电。虽然要求有两条轨道，但这两条轨道对电流的要求却相差很大。
以带触觉反馈的LED顶灯为例。该设备的供电系统要求一个5V轨道同时给LED驱动器和控制着偏转质量马达（ERM）的触觉驱动器提供电能。LED和触觉驱动器均为电流密集型设备，对电流的要求大约为2A。使用降压转换器是提供此类电流的最佳选择…
现在，我们经常会听到关于物联网（IoT）的讨论，这背后的原因是什么呢？为什么大家都在关注物联网？
什么是物联网？
作为一项使能科技，物联网可以影响几乎所有的事物以及我们的做事方式。它将允许人们在一个前所未有的规模上进行决策。如果可以控制工厂内所有的机器设备，或是城市内的所有路灯，操作员就可以做出最明智的决策，从而提高效率，对安全和安保也大有裨益。但在过去，哪怕只是在小规模的工厂或城市，这样的决策都是无法实现的。物联网能帮助原始设备制造商（OEMs）在现有产品和服务的基础上创造更多的收益。在产品投入使用后，OEM厂商可以通过物联网与产品之间建立并保持联系，在了解客户对产品的使用方式后，OEM厂商还可以开发新的服务项目，提高产品附加值。而这只是物联网带给现有的商业模式和战略的诸多改变之一。
物联网是“人联网”概念的延伸。这个概念是由个人电脑和手机与互联网连接的变革引出的。由于互联网被广泛用作为人们提供服务的工具，一扇将更多的…
蓝牙低功耗（Bluetooth® Low Energy）是蓝牙技术规格的最新成员，它能够使物联网（IoT）产品在仅凭小型纽扣电池供电的情况下运行数年。蓝牙低功耗的设计初衷就是要实现低功耗，通常其覆盖范围只在数米之内，通过间歇式唤醒的方式在高延时下传输少量数据。这种特性对于传感器而言是最佳选择，早在2010年，蓝牙低功耗就开始在各个领域中崭露头角。
这项技术在一到两年后才以心率监测手带和智能手表的形式面市，随后被应用于iPhone 4S智能手机中。在苹果发布市面上第一款支持蓝牙低功耗的手机后，BLE市场开始快速发展。事实上，对于当时的智能手机用户而言，能够以低功耗的方式将手机连接至各类产品是一种非常新奇的体验。所以突然间，每个制造商都希望他们的产品具备连接智能手机的功能。
因此，物联网和云端连通性也就自然而然的应运而生了。通过它们，智能手机能够与任何事物相连接，同时任何事物也都可以连接至互联网（云端读取）。在这种巨大的变革下…
当您听到“网状网”这个词，会想到哪项连接技术？ZigBee®？用您现有的Wi-Fi®基础设施创建一个相似的无线网状网络会怎样——很了不起，对吗？
随着对无线空间需求的不断变化，网状网催生了若干新用例和应用类型，这在以往使用“传统Wi-Fi”技术是无法实现的，因为这些用例和应用类型无需部署更多接入点和电缆即可连接至远程设备，如无线扬声器、智能电表、照明设备或安全摄像头。
传统Wi-Fi部署通常基于星型拓扑，实施起来非常简单，但始终需要一个中央实体，即接入点 (AP)，才能在多个设备之间执行通信。由于所有通信量，即使是在两个邻近设备之间，也必须通过AP传递，这在AP上形成了极大的拥塞。此外，范围则限制为接入点范围。
然而，由无线电节点构成的Wi…
在降低设计功耗的过程中，您是否充分利用了微控制器（MCU）中集成模数转换器（ADC）的所有功能？这篇博文将带您了解如何借助集成模数器实现更低的功耗。
在这篇博文中，我们将以MSP432P401R MCU中的ADC14（集成14位模数转换器）作为示例。低功耗应用，以及减少高占空比应用中的启动时间都是ADC14设计过程中的考量要素。然而，各个应用都有独特的特点，因此，为最大限度地降低功耗，必须谨慎选择ADC14的旋钮或可编程性。
这篇博文重点讲述MSP432™ MCU的一些关键特性，您可以通过这些特性自定义ADC14的功率和性能：
通常来讲，在复杂的处理器选择中，最初的工程评估主要集中在性能和成本方面。然而，工业设备制造商的可靠性工程师看重的则是一整套不同的产品规格；这些规格主要侧重于避免并管理这些错误。对于诸如航空航天、军事和工业工厂自动化某些应用，超过严格的故障时间（FIT）率（平均故障间隔（MTBF）的相对概念）是完全不能接受的。
对于当今复杂的系统，工程师不仅要着眼于满足成本和性能目标的嵌入式解决方案，而且还应关注有助于确保整个终端设备可靠性要求的装置。集成电路在嵌入式系统的性能、尺寸和整体成本方面已经实现重大突破，对各种存储元件的依赖及使用小尺寸硅工艺技术可能产生的永久和瞬时误差对可靠性产生了影响。
将众多存储元件集成到片上（SoC）解决方案有助于改进终端应用的尺寸、重量、功耗和物料清单（BOM），但所需成本更高。因为内存是特别敏感的瞬态误差，当今嵌入式系统中的SoC往往具有严重的故障威胁。甚至常用的包括存储元件的外围设备也是如此…
随着在晶体管制造中引入诸如氮化镓 (GaN) 等新型宽带隙材料，品质因数的显著改善转化为电源的潜在改良。
在这篇包括两个部分的博客系列中，我将讨论这些新型宽带隙材料是怎样能让新设计从中受益的。
采用带隙高于硅半导体的新型材料可缩减芯片尺寸，同时保持相同的隔离电压。
较小的芯片产生较低的寄生电容，并降低了晶体管栅极电荷 (Qg) 及输出电容 (Coss)。相比于标准的硅 MOSFET，在给定的频率下，这直接转化为较快的转换速度以及较少的转换损耗、较少的 Coss 耗散和较少的驱动 Qg 损失。
然而，在高于几百 kHz 的电源应用中设计人员并不驱动硅 FET（因为开关损耗变得过大），较低的寄生电容使得基于 GaN 的 FET 能够在高出 10 倍之多的频率下工作，同时保持相似的开关和驱动损耗。
这种在较高频率条件下运作的能力降低了纹波电压和电流，这等同于传导和磁芯损耗的减低，并有可能缩小电感和电容性组件的尺寸…
在当今世界上，大多数高度集成系统所执行的功能均不止一项，而且专为与其他系统和外设对接而设计。此外，还常常对同一个硬件进行再配置以满足不同地区或最终用户的需要，从而减少设备制造商的库存开销金额。普通的最终用户并不知道此类系统核心部分所发生的变化，包括负责控制终端设备功能的集成电路 (IC) 的操作模式。在本篇博客中，我将讨论时钟和定时 IC 的一项重要特性，就是为高度集成系统提供“心跳”或基准频率。我喜欢把这项特性称为“引脚可选的特质”(pin selectable personality)。简而言之，引脚可选的特质是器件根据其外部控制引脚的状态接纳不同配置（特质）的能力。
在探究针对这些引脚可选特质的潜在情形之前，我们来回顾一下能够在计时器件中存储上电复位 (POR…
在过去，当板级空间充裕和机械外壳很大的时候，可以容易地直接把一个低压差稳压器 (LDO) 安放在印刷电路板 (PCB) 上，使用额外的铜箔，并增设一个用于管控热量的散热器。但是在 Industry 4.0（工业 4.0）系统中，工作流程就不是这样了。此类智能型系统采用了更加精细复杂的处理器，并在没有气流的较小外壳中需要更多的电源。因此，倘若回到过去 10 年里您一直在使用的线性稳压器，这种情况的挑战性要大得多。现在，您必需考虑运用更加高效的电源技术。
为了提高系统效率，可以使用 LDO 或开关稳压器。输入电压越接近输出电压，LDO 的效率改善幅度越大。开关稳压器专为提升效率而特别设计，但是需要承担更多的设计工作量，并为电感器提供额外的板级空间。
市面上的一种新型选择是集成电感 DC/DC 转换器，其整合了高开关频率稳压器与小型片式电感器…
这篇博文是非射频（RF）与射频放大器规格对比系列博文的第三篇。我在之前的两篇博文中讨论了噪声和双音失真。今天，我们将讨论一个同样重要的话题-放大器的输出限制。对于任何应用中的放大器，输出电压的摆动范围以及可供给负载的电流量都有一个限制。这些限制基本上由装置电源电压、输出级架构和工艺技术限制设置。大多数线性放大器包括一个阐述支持的最大和最小输出电压和最大电流的规范。
对于诸如低噪声放大器（LNA）、射频功率放大器（PA）和射频增益模块等射频导向型放大器而言，输出摆幅限制通常以1dB增益压缩点表示。随着线性和射频放大器的速度在诸如LMH6401增益放大器的现代高速放大器中彼此接近，了解这两种规范之间的关联，以及他们反映装置性能的方式很重要。
我们首先看一下最大规格方面的绝对输出电压和电流，因为它们最为简单。随着放大器的绝对值输出电压增加，它最终将达到由放大器的架构设置的物理极限。这种物理限制被称为最大或最小输出电压。
常用的输出电压测定方式通常有两种…
我在上篇博文中谈到Δ-Σ模数转换器（ADC）中常用的不同类型的数字滤波器。在这篇博文中，我会重点讲述Δ-Σ模数转换器中最常用的数字滤波器：正弦滤波器。
那么，正弦滤波器到底为何物？它为什么常用于Δ-Σ模数转换器中？我在上篇博文中提到，“正弦”的名称源于它的以sin（x）/ x函数形式存在的频率响应。该滤波器具有这种反应的原因与它为什么常用于Δ-Σ模数转换器密切相关。
在特定数目的调制器时钟周期，数字滤波器使用调制器通过求和1秒输出可创建一个数字输出码（记住：Δ-Σ模数转换器的调制速率[fMOD]与其输出的数据率[fDR]的比率被称为“过采样比”，或OSR）。这相当于在采样周期取那些样本的移动平均值。在时域取移动平均值可转换为频域中的一阶正弦响应。正弦响应在数据速率的整数倍等于零，这出现在该滤波器幅度响应曲线的陷波…
作者：Pedro Gelabert博士；V. Pascal Nelson，德州仪器 (TI)
随着很多全新技术的涌现，人们越来越需要用3D方法来表示现实世界中的物体。特别是机器视觉和机器人技术，它们都得益于精确和自适应的3D捕捉功能。其它针对3D扫描的应用包括生物识别、安防、工业检查、质量控制、医疗、牙科和原型设计。
3D扫描是提取一个物体的表面和物理测量，并用数字的方式将其表示出来。这些数据被采集为一个由X，Y和Z坐标（表示物体外部表面）组成的点云。对于一个3D扫描的分析可以确定被扫描物体的表面积、体积、表面形状、外形和特征尺寸。
一个3D扫描仪需要一个探针来确定到物体表面上每一个点的距离。理论上，这个探针可以是一个触觉（物理接触）探针。然而，很多应用需要非接触式测量。只使用光照来探测感兴趣物体的光学技术提出了针对这个问题的解决方案。其中一个方法至少采用2个摄像头来提供立体感视觉技术，它对于计算的要求通常比较严格…
USB Type-C™ 功率输出（Power Delivery，PD）标准允许在任何地方通过一个USB Type-C端口输送7.5W (5V, 1.5A)至100W (10V, 5A) 的功率。但在任一特定系统内，可用的输入功率总是受限的。那么在多端口系统中，应该如何在不同端口之间进行功率分配呢？
一种显而易见的电力共享方法是限制每个端口的功率，从而确保输出的总功率不超过输入功率。但在这种情况下，由于功率被平均分配到各个端口中，插入系统的任何器件都无法充分利用可用的输入功率。
另一种方法是为其中一个端口提供高功率输出，但对其余端口的供电实行严格限制。采用这种方法，可以让用户对功率较大的电子设备进行快速充电。但是，大多数用户不会去阅读相关的产品标签和说明书。他们也许会疑惑：为什么电子设备在某些端口的充电速度要比在其他端口要慢？这样一来会造成糟糕的用户体验，导致退货，进而影响用户的忠诚度。
更好的解决方案是在系统内的各端口间智能分配可用输入功率…
您有没有想过Σ-Δ模数转换器（ADC）如何才能在不同带宽下获得如此高的分辨率？秘诀就在于数字滤波器。Σ-Δ ADC之所以与其他类型的数据转换器不同，是因为它们通常集成有数字滤波器。本系列博文分为三部分，我将在第一部分中讨论数字滤波器的用途，以及常用于Σ-Δ ADC的一些数字滤波器。
要想理解数字滤波器在Σ-Δ模数转换中如此重要的原因，关键的一点是需要对Σ-Δ调制器有一个基本了解。Joseph Wu写了一篇非常有用的Precision Hub模拟精密技术杂谈博文，文中解释了模拟输入信号转变成数字比特流的过程。
当客户在Σ-Δ调制器中绘制量化噪声的频谱时，将看到频率越高时量化噪声越密集。这是Σ-Δ ADC为众人所知的臭名昭著的噪声整形。为了降低量化噪声，客户将调制器输出馈至低通滤波器。…
您是否憧憬过一个所有事物都高度智能并且互通互联的世界？在这里，住宅、办公室和工厂之中都部署了成千上万的传感器网络，以实现更好的决策、保障人身安全、更高的自动化、降低成本，并提升每个人的整体生产率和生活质量。如果您的回答是肯定的，那么好消息是，这个被称之为“物联网（IoT）”的世界指日可待。
物联网究竟是什么呢？从概念上我们可以理解为，几乎地球上的每一个“事物”（甚至其他星球）都将被赋予一个独特的地址。这个地址能够帮助每个事物通过互联网与所有其它事物实现沟通与互动。
目前，这样的“事物”被定义为一个能够连接至互联网的设备。这些设备包括手机、智能电视、冰箱、咖啡机、喷气式发动机、核反应堆以及其它任何可以通过电源开关控制的设备。实际上，物联网能够连接的“事物”远不止于此。随着通信技术，尤其是无线技术正变得越来越先进，世间万物的“智能化”也成为了一股无法阻挡的趋势。虽然电视、冰箱和咖啡机已经面世多年…
针对工业4.0的工厂自动化系统通常主要包括三个层级的设备，用于驱动实时通信和控制：
每一个层级都需要经优化的硬件和软件解决方案来解决各自所面临的严峻设计挑战。其中，涉及到控制层级的挑战尤其难以解决。
由于通过一个控制器所支持的节点数量正在逐渐增加，除了能耗、长电源使用寿命和可靠性要求等与所有工业自动化设计相关的挑战外，控制级设备的设计人员还面临着某些特定的挑战。更多的支持节点数量意味着整个工厂解决方案内所需的控制器数量就应该越少，以创建一个性价比更高的自动化解决方案，或者这些增加的节点都可以在工厂在得以应用，从而实现更高的自动化程度。然而，随着支持的节点数量越来越多，处理器的性能也必须要同比提升…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理