Analog Dialogue: A forum for the exchange of circuits, systems, and software for real-world signal processing.
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Analog Dialogue


精密模拟控制器优化高效率锂离子电池制造

节能和环保在我们的日常生活中扮演着重要的角色;而随着价格 亲民的混合动力汽车和电动汽车的发布,人们的这些意识进一步 得到了提高。这两项技术均使用大量充电电池,其中高品质、高 功率的锂离子电池单元代表了目前为止最佳的解决方案。这些电 池广泛用于笔记本电脑、手机、数码相机、摄像机和其他便携式 设备中,但生产效率并未成为一个主要问题,因为这些电池的容 量较低,通常为每单元或每组低于5 安时(Ah)。一个典型的电 池组由不到一打的电池单元组成...

了解开关调节器的输出,加快电源设计

最大程度降低开关调节器的输出纹波和瞬变十分重要,尤其是为高分辨率ADC之类噪声敏感型器件供电时,输出纹波在ADC输出频谱上将表现为独特的杂散。为避免降低信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)性能,开关调节器通常以低压差调节器(LDO)代替,牺牲开关调节器的高效率,换取更干净的LDO输出。了解这些伪像可让设计人员成功将开关调节器集成到更多的高性能、噪声敏感型应用中...

揭开高性能多路复用数据采集系统的神秘面纱

高通道密度数据采集系统用于医疗成像、工业过程控制、自动测试设备和40G/100G光通信系统可将众多传感器的信号多路复用至少量ADC,随后依序转换每一通道。 多路复用可让每个系统使用更少的ADC,大幅降低功耗、尺寸和成本。 逐次逼近型ADC——通常根据它们的逐次逼近型寄存器而称它们为SAR ADC——具有低延迟特性,因此适合用于要求对满量程输入阶跃(最差情况)作出快速响应而无任何建立时间问题的多路复用系统...

设计适合工业、电信和医疗应用的鲁棒隔离式I2C/PMBus数据接口

工业和仪器仪表(I&I)、电信以及医疗应用的一个关键要求是需要一个可靠接口来传输数据。 (I2C)总线是一种双线制双向总线,用于集成电路之间的低速、短距离通信。 (I2C)是由飞利浦公司于20世纪80年代早期为单个电路板上的IC开发,其应用依然在不断增长。 电源管理总线(PMBus)是一种速度相对较慢的双线式通信协议,该协议基于(I2C),可针对电源进行数字管理。 PMBus协议定义了一种开放标准数字电源管理协议,能为电源转换器或连接的其他器件通信提供便利...

轻松实现复杂电源时序控制

电源时序控制是微控制器、FPGA、DSP、ADC 和其他需要多 个电压轨供电的器件所必需的一项功能。这些应用通常需要在 数字I/O 轨上电前对内核和模拟模块上电,但有些设计可能需 要采用其他序列。无论如何,正确的上电和关断时序控制可以 防止闩锁引发的即时损坏和ESD 造成的长期损害。此外,电 源时序控制可以错开上电过程中的浪涌电流,这种技术对于采 用限流电源供电的应用十分有用...

MEMS振动监控简介

MEMS惯性传感器在当今的众多个人电子设备中发挥着重要作用。 小尺寸、低功耗、易集成、强大功能性和卓越性能,这些因素促使着智能手机、游戏控制器、活动跟踪器、数码相框等装置不断创新。 此外,MEMS惯性传感器用于汽车安全系统可显著提高系统可靠性,并降低系统成本,使汽车安全系统能够应用于大多数汽车。功能集成度和性能的不断发展也有助于将MEMS加速度计和陀螺仪应用于许多不同的工业系统...

简单电路让数字电源控制器与模拟控制兼容

最近,超大规模集成(VLSI)技术的发展扩宽了数字控制应用范围,尤其是在电源电子元件方面的应用。 数字控制IC具有多种优势,比如裸片尺寸更小、无源元件数量更少、成本更低。 另外,数字控制可利用电源管理总线(PMBus™)来完成系统配置;高级控制算法能改善性能;可编程性则可实现应用优化。 随着 数字电源管理 的进一步普及并代替大量模拟控制器,它必须保持现有功能的向后兼容性,从而使数字电源模块和模拟电源模块均可在同一个系统中工作...

利用创造性补偿实现小型放大器驱动200 mW负载

在很多应用中,都需要用到能够为负载提供适当功率的放大器;另外还需保持良好的直流精度,而负载的大小决定了目标电路的类型。精密运算放大器能驱动功率要求不足50 mW的负载,而搭配了精密运算放大器输入级和分立功率晶体管输出级的复合放大器可以用来驱动功率要求为数W的负载。 但是,在中等功率范围内却没有优秀的解决方案。 在这个范围内,不是运算放大器无法驱动负载,就是电路过于庞杂而昂贵...

电容数字转换器为诊断系统中的电平检测提供方便

在血液分析仪、体外诊断系统和其他很多化学分析应用中,液体必须从一个容器中转移到另一个,以便将样本从试管中、或者将试剂从瓶中吸取出来。 这些实验室系统经常需要处理大量样本,因此尽可能缩短处理时间很重要。 为了提高效率,用来吸取样本的探针必须快速移动,因此有必要精确地定位探针与所要吸取液体表面的相对位置。 本文演示了电容数字转换器(CDC)的一种新颖使用方法,使用该方法可信心十足地完成这项工作...

电流输出电路技术为您的模拟工具箱添加多样性

虽然诸如Howland电流源等电流镜和电路在教学时属于模拟电路部分,仍然有相当一部分的工程师在定义精密模拟电路输出时倾向于从电压的角度来考虑问题。 这很可惜,因为电流输出可在多方面提供优势,包括高噪声环境下的模拟电流环路信号(0 mA至20 mA和4 mA至20 mA),以及在不借助光学或磁性隔离技术的情况下针对较大电位差进行模拟信号电平转换。 本文总结了一部分现有技术,并提供多款实用电路...

精密旋变数字转换器测量角位置和速度

旋变器和机电传感器可用来精确测量角位置,以可变耦合变压器的方式工作,其初级绕组和两个次级绕组之间的磁耦合量根据旋转部件(转子)位置而改变;转子通常安装在电机轴上。旋变器可部署在工业电机控制、伺服器、机器人、混合动力和全电动汽车中的动力系统单元以及要求提供精确轴旋转的其他许多应用中。旋变器在这些应用中可以长期耐受严苛条件,是恶劣环境下军用系统的完美选择....

可调节输出低压差稳压器的降噪网络

低压差稳压器 (LDO)可用来为高速时钟、模数转换器、数模转换器、压控振荡器和锁相环这些电路供电。噪声对于高性能模拟电路的设计人员而言极为重要。降低噪声的关键是保持LDO噪声增益接近单位增益,且不影响交流性能或直流闭环增益。 本文描述简单的RC网络如何降低可调节输出低压差稳压器的输出噪声。本文通过实验数据来演示这一简单方法的有效性...

电磁流量计可在工业应用中实现高精度

从炼油厂到自动售货机等工业应用要求具有精确的温度、压力 和流量测量,以控制复杂以及简单过程。例如,在食品行业,产品装瓶和装罐的流量精确控制会直接影响利润,因此必须最大程度降低流量测量误差。类似地,封闭运输应用——比如石油工业中油罐和油罐车之间的原油和成品油交换——需要高精度测量。本文提供流量计技术概述,重点讨论液体流量测量中精度最高之一的电磁流量计...

深入了解差动放大器

经典的四电阻差动放大器似乎很简单,但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发,讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。 大学里的电子学课程说明了理想运算放大器的应用,包括反相和同相放大器,然后将它们进行组合,构建差动放大器。图 1 所示的 经典四电阻差动放大器非常有用,教科书和讲座 40 多年来一直在介绍该器件...

双环路时钟发生器可清除抖动并提供多个高频输出

随着数据转换器的速度和分辨率不断提升,对具有更低相位噪声的更高频率采样时钟源的需求也在不断增长。时钟输入面临的积分相位噪声(抖动)是设计师在设计蜂窝基站、军用雷达系统和要求高速和高性能时钟信号的其他设计时面临的众多性能瓶颈之一。普通系统有多个低频噪声信号,PLL 可将其上变频至更高频率,以便为这些器件提供时钟。单个高频 PLL 可以解决频率转换问题,但很难设计...

如何在对电桥传感器进行电路设计时避免陷入困境

仪表放大器可以调理传感器生成的电信号,从而实现这些信号的数字化、存储或将其用于控制信号一般较小,因此,放大器可能需要配置为高增益。另外,信号可能会叠加大共模电压,也可能叠加较大直流失调电压。精密仪表放大器可以提供高增益,选择性地放大两个输入电压之间的差异,同时抑制两个输入中共有的信号。惠斯登电桥是这种情况的经典例子,但像生物传感器一类的原电池具有类似的特性。电桥输出信号为差分信号,因此,仪表放大器是高精度测量的首选...

基于FPGA的系统通过合成两条视频流来提供3D视频

视频系统,目前已经深入消费应用的各个方面,在汽车、机器人和工业领域日益普遍。其在非消费应用中的增长主要源于HDMI标准以及更快、更高效的DSP和FPGA的出现。本文将概要讨论利用模拟或HDMI摄像机实现立体视觉(3D视频)的各种要求。文章将描述一个基于FPGA的系统,它将两个视频流结合成一个3D视频流,通过HDMI 1.4发射器进行传输,同时还要介绍一个基于DSP的系统...

逐次逼近型 ADC:确保首次转换有效

最高 18 位分辨率、10 MSPS 采样速率的逐次逼近型模数转换器(ADC)可以满足许多数据采集应用的需求,包括便携式、工业、医疗和通信应用。本文介绍如何初始化逐次逼近型 ADC 以实现有效转换。逐次逼近型ADC由4个主要子电路构成:采样保持放大器(SHA)、模拟比较器、参考数模转换器(DAC)和逐次逼近型寄存器(SAR)。由于 SAR 控制着转换器的运行,因此,逐次逼近型转换器一般称为SAR ADC...

MEMS麦克风——助听器的未来

由于人口老龄化和听力丧失人群的明显增加,助听器市场不断增长,但其显眼的外形和很短的电池寿命让许多人失去兴趣。随着听力丧失现象变得更加常见,人们将寻求更加小巧、更有效、更高品质的助听器。助听器信号链的前端是麦克风,它检测语音和其他环境噪声。因此,改善音频捕捉可以提高信号链整体的性能并降低功耗。麦克风是把声学信号转换为电信号以供助听器音频信号链处理的传感器...

适合空间受限应用的最高功率密度、多轨电源解决方案

随着通信、医疗和工业设备的总体尺寸不断缩小,电源管理设计变得越来越重要。本文讨论高度集成的全新电源管理解决方案的应用,这些新器件为RF系统、FPGA和处理器供电所带来的优势,以及有助于设计人员快速实现新设计的设计工具。在通信基础设施中,毫微微蜂窝和微微蜂窝的兴起推动基站向更小型化方向发展,这对数字基带、存储器、RF收发器和功率放大器的供电提出了复杂要求,必须在...

建立FETching分立式放大器的一些提示

用于光电二极管、压电以及其他仪器仪表应用的低噪声放大器所要求的电路参数一般是:极高的输入阻抗、低1/f噪声或亚皮安偏置电流等,而提供的集成产品无法满足这些要求。本文讨论使用分立元器件设计低噪声放大器的要求与挑战,并重点探讨了折合到输入的噪声以及失调电压调节。典型分立式放大器在高速运算放大器前使用匹配JFET器件实现的差分放大器,提供高输入阻抗和一定的初始增益...

高性能数据采集系统增强数字X射线和MRI的图像

数字X射线 (DXR)、磁共振成像和其他医疗设备要求数据采集系统具备小型、高性能、低功耗等特性,以满足竞争市场上医生、病人和制造商的需求。本文展示一款高精度、低功耗信号链,可解决多通道应用(如数字X射线,需多路复用多通道的大信号和小信号测量)以及过采样应用(如MRI,要求低噪声、高动态范围和宽带宽)带来的挑战。高吞吐速率、低噪声、高线性度、低功耗以及小尺寸使18位、5 MSPS...

多路复用三线式RTD数据采集系统的误差最小化

电阻温度检测器 (RTD) 可在很多工业应用中监控温度。在一个分布式控制系统 (DCS) 或可编程逻辑控制器 (PLC)中, 一个数据采集模块可用来监控很多安装在远处的RTD 温度。在高性能应用中,若每个RTD 都自带激励电路和ADC,则具有最佳的精度,但数据采集模块将会体积庞大、成本高昂,且功耗高。多路复用模块具有体积较小、成本和功耗较低的特性,但可能会损失一定精度性能...

如何设计并调试锁相环(PLL)电路

设计并调试锁相环(PLL)电路可能会很复杂,除非工程师深入了解PLL 理论以及逻辑开发过程。本文介绍PLL设计的简易方法,并提供有效、符合逻辑的方法调试PLL问题。如果不在特定条件下进行仿真,则估计一个PLL电路的规格将会是十分困难的。因此,进行PLL 设计的第一步应当是仿真。我们建议工程师使用 ADIsimPLL 软件运行基于系统要求的仿真,包括参考频率、步进频率、相位噪声(抖动)和频率杂散限制...

系统演示平台简化从评估到原型制作的过渡

ADI 公司面向设计工程师提供评估板和应用软件,简化新设计的元器件选型过程。完成初始评估后,设计的某些方面通常需要进一步研究。元器件如何连接系统的FPGA、微控制器或数字信号处理器(DSP)?完成系统设计前是否可对接口和应用代码进行验证?还没收到印刷电路板的时候能否先进行HDL 编码?节省时间并增加成功可能性的最佳方法是在搭建电路板之前先准备好代码和接口。虽然ADI 的...

在多通道应用中使用放大器禁用功能代替多路复用器

多路复用器(MUX)可将信号从多个输入的其中之一路由至公共输出,允许共享某个器件或资源——如混合信号应用中的 ADC 或视频应用中的显示屏——而非为每个输入指定专用器件。很多应用会在信号进入多路复用器之前,使用放大器对其进行调理。这种情况下,带禁用功能的放大器可用来选择通道,因此无需使用多路复用器,同时还能降低成本、减少PCB 面积与失真...

缩短积分时间可以提高航位推算导航系统的精度

汽车航位推算(DR)导航系统采用一个陀螺仪(gyro)来推算车辆的即时航向。借助该信息再加上行驶的距离,导航系统可以正确确定车辆的位置,即使卫星信号因拥挤的城区环境或隧道而受阻时亦是如此。在DR导航中使用陀螺仪的一个重大挑战是,卫星信号可能会丢失较长时间,结果使累积角度误差过大而无法精确定位车辆。本文为这个问题提出了一种简单的解决办法...

在光电流应用中补偿电流反馈放大器

电流反馈放大器(CFA)历来都不是跨阻放大器(TIA)的首选,因为它们具有较高的反相输入电流和反相输入电流噪声,可能比同等级电压反馈放大器(VFA)至少高出一个数量级。另外,许多系统设计师对CFA并不熟悉,因为不大愿意使用它们。然而,事实上,CFA使用起来非常简单,而且在要求高增益、低功耗、低噪声、宽带宽和高压摆率的应用中,其性能可能超过VFA。其主要优势之一是,一个理想CFA的环路增益独立于其闭环增益...

乘法器与调制器

虽然许多有关调制的描述都将其描绘成一种乘法过程,但实际情况更为复杂。首先,为清晰起见,若信号Acos)和未调制载波cos(ωt)施加于理想乘法器的两路输入,则我们将得到一个调制器。这是因为两个周期波形Ascos(ωst) 和 Accos(ωct)施加于乘法器(为便于分析,假定比例因子为1 V)输入端,产生的输出为Vo(t) = ½AsAc[cos((ωs + ωc)t) + cos(ωs – ωc)t))] 若载波Accos(ωct)幅度为1 V (Ac = 1),则该式进一步简化为...

精密逐次逼近型ADC基准电压源设计

高分辨率、逐次逼近型ADC的整体精度取决于精度、稳定性和其基准电压源的驱动能力。ADC基准电压输入端的开关电容具有动态负载,因此基准电压源电路必须能够处理与时间和吞吐速率相关的电流。某些ADC片上集成基准电压源和基准电压源缓冲器,但这类器件在功耗或性能方面可能并非最佳——通常使用外部基准电压源电路才可达到最佳性能。本文探讨基准电压源电路设计中遇到的挑战和要求...

可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大

利用光电二极管或其他电流输出传感器测量物理性质的精密仪器系统,常常包括跨阻放大器(TIA)和可编程增益级以便最大程度地提高动态范围。本文通过实际例子说明实现单级可编程增益TIA以使噪声最低并保持高带宽和高精度的优势与挑战。跨阻放大器是所有光线测量系统的基本构建模块。许多化学分析仪器,如紫外可见(UV-VIS)或傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪等,要依赖光电二极管来精确识别化学成分...

保护RS-485通信网络不受有害EMC事件影响

在实际工业和仪器仪表(I&I)应用中,RS-485接口链路需要在恶劣电磁环境下工作。雷击、静电放电和其他电磁现象引起的大瞬变电压可能损坏通信端口。为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作,它们必须符合某些电磁兼容性(EMC)法规。这些要求包括三个主要瞬变抗扰度标准:静电放电、电快速瞬变和电涌。许多EMC问题并不简单或明显,因此必须在产生设计开始时予以考虑。如果把这些问题留到设计周期后期去解决,可能导致工程预算和计划超限...

完整传感器数据采集解决方案简化工业数据采集系统设计

可编程逻辑控制器(PLC)是很多工业自动化和过程控制系统的核心,可监控和控制复杂的系统变量。基于PLC的系统采用多个传感器和执行器,可测量和控制模拟过程变量,例如压力、温度和流量。PLC广泛应用于众多不同应用,例如工厂、炼油厂、医疗设备和航空航天系统,它们需要很高的精度,还要保持稳定的长时间工作。此外,激烈的市场竞争形势要求必须降低成本和缩短设计时间...

选择电阻以最大程度减少接地负载电流源误差

运算放大器通常用于在工业流程控制、科学仪器和医疗设备等各种应用中产生高性能电流源。《模拟对话》1967年第1卷第1期上发表的" 单放大器电流源"介绍了几种电流源电路,它们可以提供通过浮动负载或接地负载的恒流。在压力变送器和气体探测器等工业应用中,这些电路广泛应用于提供4-mA至20-mA或0-mA至20-mA的电流。图1所示的改进型Howland电流源非常受欢迎,因为它可以驱动接地负载。允许相对较高电流的晶体管可以用MOSFET取代,以便达到更高的电流...

将降压调节器转换为智能可调光LED驱动器

凭借使用寿命长和功耗低的优势,LED有望改变整个照明行业,但它的快速采用面临的主要障碍是LED本身的成本居高不下。LED 灯具(完整电力照明设备)的成本各不相同,但LED的成本通常占据了整个灯具成本的大约25%至40%,而且预期在今后多年内仍会占据很高比例。降低整体灯具成本的一种方法是在产品规格允许的范围内,在可能最高的直流电流下驱动LED。此电流可能远高于其“分档电流”。如果正常驱动,这样可能产生更高的流明/成本比率...

ADI工程大学—为什么应该加入

ADI公司在整个发展历程中始终致力于教育培训,他们拥有经过严格培训的应用工程师以及在线 EngineerZone社区,还提供丰富的 教材、电路笔记和 杂志文章,充分体现了公司在这方面的努力。遗憾的是,在当今一切数字化的时代,很多大学生感觉数字电子更加时髦和令人兴奋,而模拟电子似乎枯燥乏味且已经过时。更糟糕的是,很多大学课程是根据学生的兴趣量身打造的,增加了数字技术方面的课程内容,同时忽视了模拟设计技能。但模拟技术仍然占据着主导地位...

了解ADC信号链中放大器噪声对总噪声的贡献

当模数转换器(ADC)的模拟输入被驱动至额定满量程输入电压时,ADC提供最佳性能。但在许多应用中,最大可用信号与额定电压不同,可能需要调整。用于满足这一要求的器件之一是可变增益放大器(VGA)。了解VGA如何影响ADC的性能,将有助于优化整个信号链的性能。本文分析一个采用双通道16位、125/105/80 MSPS、流水线ADC AD9268和超低失真中频VGA AD8375的电路中的噪声。信号链包括一个VGA(在+6 dB增益设置下使用)、一个五阶巴特沃兹低通滤波器...

轻松使用HDMI:HDMI-VGA和VGA-HDMI转换器

在消费电子市场,电视、投影仪和其它多媒体设备纷纷采用高清多媒体接口(HDMI®)技术,使得HDMI成为全球公认的接口。相信不久之后,所有多媒体设备都需要配备该接口。HDMI接口在家庭娱乐中已经广为流行,近来在便携式设备和汽车信息娱乐系统中,它也日渐风行。实现标准化多媒体接口是竞争高度激烈的消费电子市场的必然要求,上市时间对于该市场而言至关重要。除了提高市场认可度以外,采用标准接口还能大大改善投影仪、DVD播放机、高清电视以及不同制造商生产的...

放大器建模为模拟滤波器可提高SPICE仿真速度

放大器的仿真模型通常是利用电阻、电容、晶体管、二极管、独立和非独立的信号源以及其它模拟元件来实现的。一种替代方法是使用放大器行为的二阶近似(拉普拉斯转换),这可加快仿真速度并将仿真代码减少到三行。然而,对于高带宽放大器,采用s域传递函数的时域仿真可能非常慢,因为仿真器必须首先计算逆变换,然后利用输入信号对其进行卷积。带宽越高,则确定时域函数所需的采样频率也越高,这将导致卷积计算更加困难,进而减慢时域仿真速度。本文进一步完善了上述方法...

成功实现高性能数字无线电

调幅(AM)是20世纪前80年无线电广播的主要形式,但通道衰落、失真和噪声导致接收质量不佳。随着调频(FM)的引入,这些问题在一定程度上得到了缓解。FM还能提供立体声传输和CD音质的音频,但模拟无线电仍然无法完全消除通道缺陷效应和覆盖区域有限等问题。2003年间,两家新创商业公司XM和Sirius(后合并为SiriusXM™)在美国推出了基于订阅的大范围数字卫星无线电服务,其盈利模式与付费电视频道类似。大约与此同时,WorldSpace Radio开始为亚洲和非洲提供卫星广播...

精密SAR模数转换器的前端放大器和RC滤波器设计

逐次逼近型(SAR) ADC提供高分辨率、出色的精度和低功耗特性。一旦选定一款精密SAR ADC,系统设计师就必须确定获得最佳结果所需的支持电路。需要考虑的三个主要方面是:模拟输入信号与ADC接口的前端、基准电压源和数字接口。本文将重点介绍前端设计的电路要求和权衡因素。关于其它方面的有用信息,包括具体器件和系统信息,请参阅数据手册和本文的参考文献。前端包括两个部分:驱动放大器和RC滤波器。放大器调节输入信号,同时...

对增益大于等于10时保持稳定的放大器进行补偿以在较低增益下工作

本文说明如何补偿一个增益为9倍以上时通常保持稳定的放大器(如ADA4895-2),以使其在增益低至2时工作,提供比等效内部补偿放大器更高的压摆率和更快的建立时间。本文将提出两种方法并突出每种电路的优缺点。ADA4895-2与ADA4896-2、ADA4897-1和ADA4897-2同属一个系列,是一款双通道、低噪声、高速、电压反馈、轨到轨输出型放大器。它在增益为10时可保持稳定,增益...

实现隔离式半桥栅极驱动器

许多应用都采用隔离式半桥栅极驱动器来控制大量功率,从要求高功率密度和效率的隔离式DC-DC电源模块,到高隔离电压和长期可靠性至关重要的太阳能逆变器等等,不一而足。本文将详细阐述这些设计理念,以展现采用小型封装的隔离式半桥栅极驱动器IC在造就高性能方面的卓越能力。 采用光耦合器隔离的基本半桥驱动器(如图1所示)以极性相反的信号来驱动高端和低端N沟道MOSFET(或IGBT)的栅极,由此来控制输出功率。驱动器必须具备低输出阻抗以减少传导损耗,同时还须具有...

检测并区分心脏起搏伪像

当植入了起搏器的心脏病患者进行心电图(ECG)测试时,心脏科医师必须能够检测到起搏器的存在及其效果。起搏信号的电气特征(或称伪像)由小而窄的脉冲构成。由于这些伪像被淹没在噪声和较大的心电信号中,因而难以检测到。本文将描述起搏伪像的性质,同时介绍检测这种伪像的一种器件和方法。心脏作为一种生化机电系统,会产生电脉冲,从右上心房的窦房结(SA)传导至房室结(AV)。窦房结节充当作该系统的起搏器(图1)...

多功能低功耗精密单端转差分转换器

很多应用都需要差分信号,包括驱动现代模数转换器(ADC)、通过双绞线电缆传输信号、调理高保真音频信号。由于差分信号在一组特定电源电压下使用较大信号,提高了对共模噪声的抑制能力,降低了二次谐波失真,因而实现了更高的信噪比。由于这一需求,我们需要可将大多数信号链中的单端信号转换为差分信号的电路模块。 图1显示了简单的单端转差分转换器,它使用AD8476 精密低功耗完全差分放大器(diff-amp),带有集成精密电阻。差分放大器内部配置的差分增益为1,因此电路的传递函数为 ....

小巧灵活的低功耗调制解调器IC改进HART通信网络

自工业革命早期以来,人们就需要使用机械和设备进行测量、控制和通信,采用传感器和执行器的仪表系统成为现代制造工厂的支柱。通过传输线路,采用4 mA至20 mA模拟电流信号进行传输数据以及设置的通信方式长期以来一直在广泛使用。但仪表也在日臻成熟,从早期的纯模拟系统发展到当前使用的“智能”系统,利用HART®(可寻址远程传感器高速通道)协议等技术增强了通信功能。简而言之,直流低频电路信号由独立的更高频率信号进行调制,信号在一对频率之间切换...

借助隔离技术将太阳能光伏发电系统整合于智能电网

太阳能光伏 (PV) 逆变器转换来自太阳能电池板的电能并高效地将其部署到公用电网中。来自太阳能电池板的直流电(类似于直流电流源)会被转换成交流,并以正确的相位关系馈送到公用电网上,效率高达98%。PV逆变器转换过程可以分为一级或多级。第 1 级通常为从构成太阳能电池板的低电压高电流太阳能电池到与电网交流电压兼容的高电压低电流水平的DC/DC转换。根据具体拓扑结构,如果直流端以串联方式连接有足够多的太...

利用快速、高精度SAR型模数转换器延长电池寿命

随着医疗、消费电子和工业市场上的便携式手持仪器仪表日趋向尺寸更小、重量更轻、电池(或每次充电)续航时间更长、成本更低且通常功能更多方向发展,低功耗已经成为如今电池供电模数转换器应用的一项关键要求。即使是在非电池供电的应用中,低功耗的好处也不容忽视,因为低功耗系统无需散热器或风扇也能工作,因而尺寸更小、成本更低,而且更加可靠,同时也“更加绿色环保”。此外,许多设计人员在设计产品时都面临一个挑战,即在增强产品功能或性能的同时降低或者至少...

ADuC7026提供可编程电压,用于评估多电源系统

高压开关、双极性ADC以及其它具有多个电源的器件通常要求以特定序列施加或移除电源电压。本文提出一种简单且经济高效的方法,用于确定系统在受电源瞬变、中断或序列变化影响下的行为。 AD7656-1 (表1)就是一个使用多个电源的器件例子,该器件是一款16位、250 kSPS、6通道、同步采样、双极性输入ADC。 ADuC7026精密模拟微控制器的四个12位DAC提供DUT的可编程电源电压。利用AD7656-1评估板 和ADuC7026 评估板,可借助最少的硬件和软件开发工作来完成原型制作...

设计适合恶劣环境下工业应用的鲁棒隔离式RS-232数据接口

工业和仪器仪表 (I&I) 应用的一个关键要求是具有可靠的数据接口,用于通过诊断端口检查相连系统。 RS-232总线标准是I&I 应用中使用最早也最广泛的物理层总线设计标准之一。RS-232最初于1962年推出,是一种单端数据传输标准;尽管有谣传称其很快消亡,但其实它现在仍然是短线通要在恶劣的工业环境下实现鲁棒的数据通信链路,RS-232诊断端口必须在RS-232电缆网络与相连系统之间提供一个隔离接口,以预防高噪声环境中的电压尖峰和接地环路并提高系统稳定性(图1)..

检测线束中的开路和短路的诊断技术

作为现代汽车的一个关键部件,电线束包括数以千计的装配元件,它们将各个电子系统连接在一起,使得它们能够协同工作。任何线束出现的小故障,都可能对整个系统产生影响。然而,为了应对车辆内部电子系统的日益增长的需求,汽车线束的复杂性也在不断增加,因而我们更加迫切地需要快速简单地检测断路和短路线路。线路诊断在整个车辆使用寿命期间都是非常重要的。从安装阶段开始,诊断和修理线路故障可能导致严重制造延迟。在运行阶段,诊断和修理线路故障可能导致汽车修理次数增加,从而大幅增加制造商的保修成本...

分析稳定系统中的惯性MEMS的频率响应

无人飞行器安装的监控设备、海上微波接收机、车辆安装的红外成像系统传感器以及其他仪器系统都需要具有稳定的平台,以达到最佳性能,但它们通常在可能遇到振动和其他类型不良运动的应用中使用。振动和正常车辆运动会导致通信中断、图像模糊以及其他很多行为,从而降低仪器的性能和执行所需功能的能力。平台稳定系统采用闭环控制系统,以主动消除此类运动,从而保证达到这些仪器的重要性能目标。图1是平台稳定系统的整体框图,它使用伺服电机来校正角向运动。反馈传感器为仪器平台提供动态方位信息。反馈控制器处理这些信息,并将其转换为伺服电机的校正控制信号...

良好接地指导原则

近年来,电子技术的进步为医疗保健行业的诸多创新和改进创造了条件。医疗保健设备面临的挑战包括提出新的诊断和治疗方法,实现远程监控,开发家庭护理设备,提高质量和可靠性,以及增强灵活性和易用性....

改进低值分流电阻的焊盘布局,优化高电流检测精度

电流检测电阻有多种形状和尺寸可供选择,用于测量诸多汽车、功率控制和工业系统中的电流。使用极低值电阻(几mΩ或以下)时,焊料的电阻将在检测元件电阻中占据很大比例,结果大幅增加测量误差。高精度应用通常使用4引脚电阻和开尔文检测技术以减少这种误差,但是这些专用电阻却可能十分昂贵。另外,在测量大电流时,电阻焊盘的尺寸和设计在确定检测精度方面起着关键作用。本文将描述一种替代方案 ...

了解麦克风灵敏度

灵敏度, 即模拟输出电压或数字输出值与输入压力之比,对任何麦克风来说都是一项关键指标。在输入已知的情况下,从声域单元到电域单元的映射决定麦克风输出信号的幅度. 本文将探讨模拟麦克风与数字麦克风在灵敏度规格方面的差异,如何根据具体应用选择灵敏度最佳的麦克风,同时还会讨论为什么增加一位(或更多)数字增益可以增强麦克风信号 ...

医疗保健应用中的ADI电容数字转换器技术

近年来,电子技术的进步为医疗保健行业的诸多创新和改进创造了条件。医疗保健设备面临的挑战包括提出新的诊断和治疗方法,实现远程监控,开发家庭护理设备,提高质量和可靠性,以及增强灵活性和易用性....

采用简单电路提供可调CAN电平差分输出信号

控制器局域网 (CAN)串行总线拓扑结构可使设备和微控制器在不采用主机的情况下相互通信。它无需仲裁即可进行传输,可在每个设备节点上放置一个控制器和一个主处理器,省去了设备与主机互连时必需的复杂线缆...

高温电子设备对设计和可靠性带来挑战

许多行业都需要能够在极端高温等恶劣环境下可靠工作的电子设备。依照传统做法,在设计需要在常温范围之外工作的电子设备时,工程师必须采用主动或被动冷却技术,但某些应用可能无法进行冷却,或是电子设备在高温下工作时更为有利,可提升系统可靠性或降低成本。这便提出了影响电子系统方方面面的诸多挑战,包括硅、封装、认证方法和设计技术...

现代DAC和DAC缓冲器有助于提升系统性能、简化设计

在许多控制系统的核心部分,数模转换器(DAC)在系统的性能和精度方面起着关键作用.本文将考察一款新型精密16位DAC,同时针对性能可与变压器媲美的高速互补电流输出DAC的输出缓冲谈一些想法. ...

低噪声增益可选放大器

数据采集、传感器信号调理以及输入信号变化范围较大的其他应用要求采用增益可选放大器。传统的增益可选放大器在反馈环路中用开关将电阻连接至反相输入,但开关电阻会降低放大器的噪声性能,增加反相输入上的电容,并提高非线性增益误差。在使用低噪声放大器时,增加的噪声和电容,非线性增益误差,这些都将影响精密应用中的精度 ...

鲁棒的放大器提供集成过压保护

当运算放大器的输入电压超过额定输入电压范围,或者在极端情况下,超过放大器的电源电压时,放大器可能发生故障甚至受损。本文讨论 过压状况的一些常见原因和影响,为无保护的放大器增加过压保护 是如何的麻烦,以及集成过压保护的新型放大器如何能为设计工程师提供紧凑、鲁棒、透明、高性价比的解决方案所...

低功耗有毒气体探测器设计

安全第一!许多工业过程涉及到有毒化合物,例如:制造塑料、农用化学品和医药产品会用到氯气;生产半导体需要使用磷化氢和砷化氢;燃烧消费类包装材料会释放出氰化氢。因此,了解有毒气体浓度是否达到危险程度十分重要在美国,国家职业安全与健康研究所(NIOSH)和美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)已规定了许多有毒工业气体的短时间和长时间接触限值。“阈限值—时间加权平均值”(TLV-TWA)是指大多数工人可以在正常8小时工作...

高效FSK/PSK调制器利用多通道DDS实现零交越切换

频移键控 (FSK)和相移键控 (PSK) 调制方案广泛用于数字通信、雷达、RFID以及多种其他应用。最简单的FSK利用两个离散频率来传输二进制信息,其中,逻辑1代表传号频率,逻辑0代表空号频率。最简单的PSK为二进制(BPSK),采用两个相隔180°的相位。图1展示了这两种调制方式...

DDS器件产生高质量波形:简单、高效而灵活

许多行业中一个关键的需求是精确产生、轻松操作并快速更改不同频率、不同类型的波形。无论是宽带收发器要求具有低相位噪声和出色的无杂散动态性能的捷变频率源,还是工业测量和控制系统需要稳定的频率激励,快速、轻松、经济地产生可调波形并同时维持相位连续性的能力都是至关重要的一项设计标准,而这正是直接数字频率合成技术的优势所在...

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