共模抑制比（CMRR）和共模抑制（CMR）测量差分输入放大器（例如运算放大器或INA）抑制两个输入共用信号的能力。换言之，由于共模电压与数据手册中的规定不同，所以在输入端出现偏置电压。该偏移电压除了初始输入失调电压外，还通过器件或电路的差分增益放大！

CMRR的技术定义是差分增益与共模增益的比值。通过改变输入共模电压并观察输出电压的变化进行测量。该变化值通过除以增益而被称为输入，并且被认为是输入偏移电压变化。 CMRR通常以分贝（dB）报告，以便于解释和比较。没有行业标准，且CMRR和CMR经常互换。

因是共模增益，CMRR取决于几个放大器设计因素，包括：

• 设计流程变量：
• 源极和漏极电阻匹配
• 栅极 - 漏极电容
• 正向跨导
• 栅极漏电流
• 尾电流源的输出阻抗

若您是运算放大器，您可能从未想过接纳仪表放大器（INA）。这是因为在关键应用中，如电流感应和传感器信号调理，INA的功能更强大、性能更佳。INA也无需太多的外部援助，他们不会开环运行。但是，与运算放大器相比，它们并非具有多功能，通常更昂贵，所以不要放弃希望。

INA的一个关键功能是在存在大的共模电压和直流电位的情况下调节小差分信号。INA的设计旨在抑制共模电压（VCM），只能增益或调节差分电压（VDIFF）。通过共模电压传递给输出的误差由共模抑制比（CMRR）规范确定。图1定义了INA的共模电压，并显示了改变共模电压可能导致的参考输入误差电压。

图1：INA的共模电压的表示

 INA是输入上具有高阻抗缓冲器的差分或减法器放大器的本质派生产品。因此当我们谈论INA的时候，最好从差分放大器开始。如图2所示，差分放大器应仅放大差模信号，并抑制共模信号。对于带有完美平衡电阻的理想放大器…

作者：Tsedeniya Abraham

工业4.0已经彻底改变了制造业，改变了工厂的设计和实施方式。在工厂自动化和过程控制应用中，Industry 4.0的影响归结为两个基本概念：分散式系统和智能确定性系统的扩散。分散式系统固有地需要进行模块化设置，并具灵活性。高效、低功耗和热优化的设计是这些系统的关键推动因素。智能确定性系统是可以早期检测故障并提高可靠性的模块。

在工厂自动化和过程控制应用中，数模转换器（DAC）通常在用于可编程逻辑控制器（PLC）和传感器发射器的模拟输出中被发现。这两种情况下，DAC都可用于传送电压输出或电流输出。

DAC8775是TI最新的高精度DAC，通过包括4-20mA驱动器、电压输出和片上自适应电源管理在行业中最具集成性。在这篇博文中，将提供与DAC8775相关的设计技术示例，并探索如何设计这个行业的当前趋势。

许多系统控制器由于传感器数量的增加而处理数百个输入/输出（I / O…

在电机驱动应用中，通常需要位置、转速反馈环，如图1所示。该环节对系统性能的优劣起到关键性作用。现如今，市场上存在多种测量位置、转速的传感技术，能够满足用户对不同精度应用的需求。其中，旋转变压器是一种可靠的测量位置、转速传感器，广泛应用于工业驱动和新能源汽车。通过阅读本文，您可以了解到：什么是旋变，它是如何工作的，旋变的相关应用和目前市场上存在哪些方案。

图1 电机驱动系统的基本框图

1. 什么是旋转变压器?

旋转变压器(Resolver)，简称旋变，是一种电磁式传感器，用来测量旋转物体的角位移和角速度。如图2所示，旋变由定子和转子组成，通常转子固定于电机转轴上，同步旋转。

图2 旋转变压器实物图

2. 旋变是如何工作的?

类比普通变压器原理，旋转变压器定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合作用得到感应电压。转子绕组输出电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，如图3所示…

机架式（ToR）交换机、路由器、服务器和存储器等各种当今高速通信设备是数据中心最时尚、功能强大和精心设计的主角。这些设备包含令人印象深刻的电路，多个端口实现25Gbps以上的速度，还有复杂的开关专用集成电路（ASIC）和复杂的信号调理设备。

很容易忘记的是，对于每个高速端口（小型可插拔接口（SFP）、四通道小型可插拔接口（QSFP）、串行连接小型计算机系统接口（SAS）等），有四至九个与该端口相关的低速信号需要管理。这意味着，对于高端口计数系统（例如48端口ToR开关），可能有超过400个低速信号。这会用很多电线！

为了管理所有这些信号，典型的设计实施涉及高引脚数现场可编程门阵列（FPGA）、I2C多路复用器、移位寄存器、LED驱动器和额外的印刷电路板（PCB）层。这些方法难以实施，电路板很拥挤和不容易扩展——直到现在，都是如此。TI的…

在我上一篇博客中，我讨论了如何将感应开关用于接近应用。在这篇文章中，我想讨论如何在滑动开关应用中使用感应开关，使断路器更可靠。

断路器通常只有两种状态：导通和关断。导通状态表示正常工作状态，电流流过电路。关断表示电流已停止。这两种状态通常通过与断路器的相对端上的附加电接触点进行电阻或电接触来检测。这意味着必须具有良好的机械系统，以确保清楚地选择一个或另一个状态。随着时间的推移，开关的机械部分可能磨损，使开关在电路复位之后卡在中途或不完全恢复。图1为正常接合/分离状态以及中间不期望状态的示例，中间状态下典型的断路器将失效或不正确地工作。

图1：断路器状态

通过使用非接触式开关技术，例如LDC0851差分感应开关，您可以检测金属杆本身的位置，而不需要电接触。因此，如果开关磨损、卡在中间或产生部分接触，LDC0851仍然能够检测到这种状态，并通过简单的LED警告或消息提示用户采取行动…

“人如其食”是一个常见说法，建议您仔细选择食物，因为它会直接影响我们的健康和福祉。

虽然并非精确的比较，但这一概念适用的前提是您将输入参考信号视为食物，由锁相环（PLL）/合成器摄入，这会影响PLL/合成器的性能，可在图1所示的输出相位噪声中可见一斑。在本博文中，我将提供一些实际示例来说明什么是良好的输入参考，不良输入参考会造成何种损坏，以及如何分析给定的输入参考。

图1：输入参考噪声也乘以PLL

往后倒推一步，当与压控振荡器（VCO）配对时，PLL成为可锁定到低频信号（来自稳定晶体振荡器的10MHz）的控制环系统，并将其乘以更高的频率（LMX2592可径直乘以9.8GHz）。

示例1

图2所示为单边带相位噪声图。橙色线是100MHz输入参考信号，它使用非常低的相位噪声晶振作为输入参考。本例中的LMX2582合成器将100MHz倍频到5,160.96MHz。如此以来，输入参考噪声也以…

“以太网为什么这么耗电？”是一个很常见的问题。典型的有功功率10/100 Mbps 以太网物理层(PHY)收发器耗电为110mW～300mW，而10/100/1000Mbps千兆以太网PHY耗电为450mW～1000mW。以太网PHY成为板上的最大耗电大户，以及评估封闭系统的热预算时重要的考量因素也并不罕见。目前，已有多种概念化的以太网用低功率模型能够降低整体系统功率。在本文中，我将介绍两种广受欢迎的功耗节约功能，其能够实现更低的系统温度以及更少的功率成本。

节能以太网

节能以太网(EEE)，如电气电子工程师学会(IEEE) 802.3az所定义的，指在低通道利用率时消除空闲信号传递的PHY及介质访问控制(MAC)。如图1所示，当发送器在“平静”时间禁用时，EEE能够实现低功耗期间，并伴有短刷新周期。这些平静时间通过避免在活动链路持续传输空闲信号这样的浪费性动作节约能耗，同时刷新周期能够确保链路的存在…

 假设您已经通过迭代信息传递相位边限和回路频宽在锁相环(PLL)上花了一些时间。遗憾地是，还是无法在相位噪声、杂散和锁定时间之间达成良好的平衡。感到泄气？想要放弃？等一下！你是否试过伽马优化参数？

伽马优化参数

伽马是一个数值大于零的变量。当伽马等于1时，相位边限在回路频处会达到最大值（图1）。很多回路滤波器设计方法设伽马值为1，这是个很好的起点，但还有进一步优化的空间。

图1：伽马等于1时的波德图

伽马能够有效用于优化带内相位噪声，尤其是因压控振荡器 (VCO) 带来的提升斜率。此外，如果因为鉴相器频率限制和电荷泵电流，您无法获得更高的回路频宽，伽马能够帮助您打破最大可实现回路频宽的限制。不过，如果您将伽马值设置的很大，则会明显延长锁定时间。

图2所示为伽马对相位噪声的影响。回路频宽和相位边限相同，而伽马值不同。伽马值越高，由于噪声整形回路滤波器平缓度提升…

当您走进一个房间，灯光自动打开时，您不感觉很棒吗？很可能，支付电费的人也会有这种感觉：占用传感器与节能相关，这通常意味着可节约成本。这通常是房主和企业的首要考虑因素。

那么占用传感器如何工作呢？使用的又是什么技术呢？当今市场上的一个常见选择是超声波——特别是在诸如厕所之类的地方。这类地方的墙壁可能阻挡传感器的视线。超声波感测与雷达类似，但使用超声波而不是无线电波。参见下图1。

图1：超声波反射

通用的超声波传感应用包括油罐液位传感、无人机着陆辅助和高级驾驶员辅助系统（ADAS）。随着占用传感器市场不断增长，额外使用的潜力似乎是无限的。可以下面的场景为例。

在大学学习，需要每天走200-300英里——或情况至少如此。大多数在校园徒步的学生会看到常用的电器，如自动取款机或自动贩卖机。但在达拉斯有一台自动售货机每次都能吸引我，可能是因为它的触摸屏很大。您还没有看到吗？他们通常看起来像图2的样子…

我经常会想到共模抑制（CMRR），甚至在工作之余也会！我是一个狂热的高校橄榄球迷。当我周六在家看比赛时，我经常被我妻子或女儿的说话声打断，要求我做各种其他事情，如家务。我想尽办法来拒绝这种噪音，只专注于重要的信号...比赛。信号通过量及中断我看比赛的程度类似于放大器CMRR。

在真正谈论CMRR之前，必须先谈论共模电压。对于非反相配置的放大器，输入信号是共模信号。反相配置始终具有与输入信号无关的固定共模电压。放大器共模电压范围取决于设计，且用户需要确保其处于指定的工作范围内。

图1：显示反相和同相运放配置的共模电压

那么什么是CMRR？技术定义是差分增益与共模增益的比率，但这不能告诉我们过多的实际应用。共模输入电压影响输入差分对的偏置点。由于输入电路中固有的不匹配，改变偏置点会改变输入失调电压（VOS），从而改变输出电压。换句话说，当您更改共模电压时，您将看到输入失调电压的变化。CMRR告诉您这种变化会有多大。

 若您是一名设计师，负责将系统中的USB端口迁移到最新的USB标准和USB Type-C连接器，那么您可能已考虑过一些事情。

ESD保护

首先，与从外部将连接器暴露给用户的所有系统一样，您的系统需具有国际电工委员会（IEC）61000-4-2静电放电（ESD）保护。您还需要保护比以前的USB Type-A或USB Micro-B连接器更多的信号引脚。24引脚USB Type-C连接器（图1）需要为两个差分对（D + / D-）提供ESD保护，用于USB 2.0数据；四个差分对用于最高可达20Gbps（TX / RX）的超高速数据总线、边带使用（SBU）引脚和两个配置通道（CC）引脚，用于检测电缆方向。

图1：全功能的USB Type-C插件引脚排列

过压保护

其次，随着高达100 W USB电源输出（PD）的引入，V_BUS引脚现在可承载高达20V的电压电平。若V_BUS短路到相邻的CC，可能对下游USB Type…

 若您是一名设计师，负责将系统中的USB端口迁移到最新的USB标准和USB Type-C连接器，那么您可能已考虑过一些事情。

ESD保护

首先，与从外部将连接器暴露给用户的所有系统一样，您的系统需具有国际电工委员会（IEC）61000-4-2静电放电（ESD）保护。您还需要保护比以前的USB Type-A或USB Micro-B连接器更多的信号引脚。24引脚USB Type-C连接器（图1）需要为两个差分对（D + / D-）提供ESD保护，用于USB 2.0数据；四个差分对用于最高可达20Gbps（TX / RX）的超高速数据总线、边带使用（SBU）引脚和两个配置通道（CC）引脚，用于检测电缆方向。

图1：全功能的USB Type-C插件引脚排列

过压保护

其次，随着高达100 W USB电源输出（PD）的引入，V_BUS引脚现在可承载高达20V的电压电平。若V_BUS短路到相邻的CC，可能对下游USB Type…

我听到越来越多的客户在问“通过不同负载阻抗的信号链的增益是如何变化的？”；“当以dB测量时，电压增益和功率增益何时重合？”若你们中的任何人有相同的问题，我想与Analog Wire的听众一起分享问题的答案。因此，我们开始吧...

在具有50欧姆终端的单端信号路径中，增益计算非常容易，因为电压增益（20 * log（Vout / Vin））等于功率增益（10 * log（Pout / Pin））。但是，当负载的阻抗或源变化时，事情变得有点复杂。例如，在许多无线电接收器通道中，50欧姆单端信号在被高性能ADC（如ADC16DV160）数字化之前被转换为200欧姆差分信号。

此外，有两种主要类型的放大器，电压输出放大器（如LMH6521），和电流输出放大器（如LMH6515）。以下计算显示了这两种不同类型的放大器如何对不同的负载条件做出反应…

我相信互联网搜索引擎可为我提供可靠、快速的答案，因此当我第一次遇到I²C协议时，我首先寻求互联网搜索引擎获得帮助。我的搜索给出如下响应：内部集成电路（I²C）协议是双向双线串行总线，其提供集成电路之间的通信链路。这一解释已经很清楚了，但我还有更多的问题：它究竟是什么？什么类型的设备使用I²C？I²C如何帮我解决系统中遇到的实际问题？

I²C是使主设备（例如处理器，微控制器（MCU）或专用集成电路（ASIC））能够与同一双线总线上的其它外围设备通信的流行通信协议。一条线专用于数据传输，而另一条用于时钟信号。想象它就像一个双车道公路：每个车道都有汽车从一端流向另一端，就像数据包将从主设备（处理器、MCU、ASIC）传输到外围设备（温度传感器、湿度传感器及其它设备）。

那I²C到底是什么呢……现在，为什么要使用它？I²C可以在同一总线上轻松实现多个外设 - 例如，使用各种传感器来监视服务器的温度。I²C协议实际上设计用于在单个总线上支持多个设备…

 随着电子设备变得更加具有自我意识，针对电压缩放的需求也在增加。我不是在谈论人工智能，如“2001：太空奥德赛”中的Hal。我指的是具有更多自检的电子设备，这需要读取各种范围的许多电压。

缩放输入电压并非总像第一次那么容易（或复杂）。在本文中，我将介绍如何在最近的需将+/- 10 V信号缩小到0到2.5 V范围信号链设计中解决这个挑战，以匹配所有其他信号到模数转换器（ADC）。达到此目标的传递函数呈线性：V_OUT = V_IN / 8 + 1.25V。

解决方案1：

我的第一个想法是使用同相运算放大器（运放）电路。进行一些快速算术后，我确定了电路，如图1所示，需要1.43V偏置电源，且反馈/接地电阻比为-7/8。

图1：解决方案1模拟很好，但不可能实现

同相放大器增益公式为（1 + RF / RG）。若增益为+1/8，则电阻比为负。我不能购买一个-7k电阻，因此这是个大问题。我的运放的输入共模范围需低至…

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。

图2：首次布局尝试方案

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…

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R_SHUNT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…

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。

图1：Excel电子表格的“内容”选项卡

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。

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…

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…

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
• 家庭自动化

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…

您知道吗，输入信号可能会影响您如何为应用选择最佳逐次逼近寄存器（SAR）型模数转换器（ADC）？

当我们听到“输入”这个词时，有几样东西会立即跳入我们的脑海中，例如频率、幅值、正弦波、锯齿波等等，优化信号调理时，所有这些都是相关的问题。

然而，许多人未能预先考虑的一样东西是SAR ADC实际输入的类型。在本博客中，我将重点介绍三种类型的SAR输入：单端，伪差分和差分输入，以及如何在应用中使用这些输入。在未来的博客中，我将讨论必须记住的性能差异和一些关键的实际考虑因素，以获得最佳的输入性能。

单端…

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为3位ADC的示例。

图1. ADC转换函数——“均匀一致的楼梯”

这让我这个书呆子再次开动脑筋思考，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(DNL)误差和积分非线性(INL)误差…