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奈奎斯特准则对数据采样系统设计有何意义

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<strong>作者:Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

只是快速阅读Harry Nyquist于1924年发表的《贝尔系统技术杂志》经典文章(参考文献1),并不足以了解以其名字命名的该项准则的真正意义。当时,Nyquist正致力于研究通过带宽受限的通道传输电报信号。处理数据采样系统时,必须详细了解现代对奈奎斯特准则的全新诠释。本指南将以通俗易懂的方式介绍奈奎斯特准则如何运用于基带采样、欠采样和过采样应用。

图1所示为典型的实时数据采样系统框图。实际进行模数转换之前,模拟信号通常会通过某种放大、衰减和滤波等功能的信号调理电路。而要消除目标带宽之外的干扰信号并防止出现混叠,则需要低通/带通滤波器。

使用数字电位器替代机械电位器

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<strong>作者:Miguel Usach</strong>

<strong>简介</strong>

自电子电路的早期阶段开始,电位器就得到了广泛的使用,使用它可方便地校正系统、调节放大器内的偏移电压或增益、调谐滤波器以及控制屏幕亮度等。机械电位器本身存在一些固有的局限性,比如:尺寸大小、机械磨损、游标污染、电阻漂移、对振动和湿度敏感以及布局缺乏灵活性,这一切都是由其物理结构所决定的。

数字电位器旨在解决所有上述问题,提供更高的可靠性和精度,电压毛刺更小。目前,只有在数字电位器不适用的环境中(比如:高温环境或大功率应用场合),才会使用机械电位器。将两种技术进行对比是辨别系统最佳解决方案的最简单方法。

ADC架构III:Σ-Δ型ADC基础指南

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<strong>简介</strong>

Σ-Δ型ADC是现代语音频带、音频和高分辨率精密工业测量应用所青睐的转换器。高度数字架构非常适合现代细线CMOS工艺,因而允许轻松添加数字功能,而又不会显著增加成本。随着此转换器架构的广泛使用,了解其基本原理显得非常重要。由于该主题长度较长,Σ-Δ型ADC需要分为两个教程MT-022和MT-023来讨论。本教程(MT-022)首先讨论Σ-Δ的历史和过采样、量化噪声整形、数字滤波以及抽取的基本概念。而教程MT-023讨论的是与Σ-Δ相关的较高级主题,包括空闲音、多位Σ-Δ型ADC、多级噪
声整形Σ-Δ型ADC (MASH)、带通Σ-Δ型ADC以及一些应用示例。

找出那些难以琢磨、稍纵即逝的ADC闪码和亚稳状态

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<strong>作者:Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

数字通信系统设计关注的一个主要问题是误码率(BER)。ADC噪声对系统BER的影响可以分析得出,但前提是该噪声须为高斯噪声。遗憾的是,ADC可能存在非高斯误码,简单分析根本无法预测其对BER的贡献。在数字示波器等仪表应用中,误码率也可能造成问题,尤其是当器件工作于“单发”模式时,或者当器件尝试捕获偶尔出现的瞬变脉冲时。误码可能被误解为瞬变脉冲,从而导致错误的结果。本指南介绍ADC中可能贡献误差率的基本因素,减少问题的办法,以及BER的测量方法。

RS-485/RS-422电路实施指南

<strong>作者:Hein Marais</strong>

<strong>简介</strong> 在工业与仪器仪表应用(l l)中,常常需要在距离很远的多个系统之间传输数据。RS-485总线标准是(l l)应用中使用最广泛的物理层总线设计标准之一。使RS-485成为(l&l)通信应用理想之选的关键特性如下:

5 kV rms信号隔离高速CAN收发器,提供系统总线保护ADM3054

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<strong>概述</strong>

ADM3054是一款5 kV rms信号隔离控制器局域网(CAN)物理层收发器,符合ISO 11898标准。该器件采用ADI公司的iCoupler®技术,将三通道隔离器和CAN收发器集成于单封装中。器件逻辑端采用VDD1上的3.3 V或5 V单电源供电,总线端则采用VDD2上的5 V单电源供电。

总线端(VDD2)失电状况可以通过集成的VDD2SENSE信号检测。ADM3054在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个隔离接口,它能以最高1 Mbps的数据速率工作。该器件的总线引脚(CANH和CANL)集成有保护功能,防止短接到24 V系统中的电源或地。

控制器局域网(CAN)实施指南

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<strong>作者:Conal Watterson博士</strong>

<strong>简介</strong>

控制器局域网(CAN)是内置故障处理功能的分布式通信的标准,针对ISO-11898开放系统互连(OSI)模型的物理和数据链路层加以规定1, 2。由于采用的通信机制非常可靠,因此CAN已广泛用于工业和仪器仪表应用以及汽车行业。

CAN有如下特性:

• 一条总线支持多个主机
• 固有的消息优先级
• 总线通过消息优先级进行仲裁
• 多层错误检测和恢复
• 采用不同时钟源的节点间的数据时序同步

在物理层,CAN协议支持差分数据传输,其优势包括:

开关电容ADC的频域响应

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<strong>作者:Rob Reeder</strong>

ADP5022是一款微型电源管理单元(微型PMU),内置两个高性能降压调节器和一个低压差调节器(LDO),采用2.08mm × 2.08 mm、16引脚小型WLCSP封装,可满足严苛的性能和电路板空间要求。

降压调节器的高开关频率支持小型多层外部器件,并使所需的电路板空间降至最小。当MODE引脚设置为高电平时,降压调节器以强制PWM模式工作。当MODE引脚设置为低电平时,降压调节器根据负载电流水平自动切换工作模式。输出负载较高时,降压调节器以PWM模式工作。当负载电流降至预定义阈值以下时,调节器以省电模式(PSM)工作,以便改善轻负载效率。

为降低输入电容要求和噪声,两个降压器以错相工作。

isoPower™技术iCoupler®产品:利用微变压器跨越隔离栅实现信号和功率传输

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<strong>Baoxing Chen</strong>

<strong>简介</strong>

出于安全或者数据完整性考虑,通常需要电路部件之间有隔离,例如,把系统中的敏感电路组件和人机界面侧和场侧的危险电压隔离开,那里有能承受更大耐压的器件例如传感器和致动器等。隔离还可以消除共模噪声或接地环路噪声,它会影响数据采集的精度。 而跨越隔离栅的数据传输可以通过传统的光耦合器或者ADI的

iCoupler器件来实现,目前已经找到一种方法解决了从非隔离到隔离侧传输功率,这以前让设计师很头大,本文讨论了一种新方法,通过使用ADI公司最新iCoupler产品,通过集成带数据信号隔离的电源隔离解了决这一挑战。

集成四通道隔离器的隔离式开关稳压器ADuM4470

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<strong>概述</strong>

ADuM4470/ADuM4471/ADuM4472/ADuM4473/ADuM44741均为四通道数字隔离器,集成稳压DC-DC隔离式电源控制器和内部MOSFET驱动器。该DC-DC控制器副边内置一个隔离式PWM反馈,采用iCoupler®芯片级变压器技术和完整的回路补偿。可以不必采用光耦合器进行反馈以及为了稳定性而补偿环路。

相比未经调节的隔离DC/DC电源,ADuM447x隔离器可以提供更加稳定的输出电压和更高的效率。它采用宽体SOIC封装,完全集成了反馈和环路补偿,提供更小的尺寸和8.3 mm爬电距离解决方案。

集成式AMR角度传感器和信号调理器ADA4571校准程序

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<strong>作者:Robert Guyol</strong>

ADA4571是一款模拟各向异性磁阻(AMR)的角度传感器,由一个检测元件和一个调理信号的模拟仪表放大器组成。本应用笔记讨论多种用以降低传感器角度线性度误差的简单校准程序。AMR角度传感器元件由两个阻性惠斯登电桥构成。每个惠斯登电桥在传感器内完全独立。阻性匹配误差由细微的工艺差异引起。这些匹配误差表现为电气失调和两个电桥之间的幅度差异。为了从AMR传感器获得最精确的测量结果,务必执行简单的校准程序。

找出那些难以琢磨、稍纵即逝的ADC闪码和亚稳状态

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<strong>作者:Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

数字通信系统设计关注的一个主要问题是误码率(BER)。ADC噪声对系统BER的影响可以分析得出,但前提是该噪声须为高斯噪声。遗憾的是,ADC可能存在非高斯误码,简单分析根本无法预测其对BER的贡献。在数字示波器等仪表应用中,误码率也可能造成问题,尤其是当器件工作于“单发”模式时,或者当器件尝试捕获偶尔出现的瞬变脉冲时。误码可能被误解为瞬变脉冲,从而导致错误的结果。本指南介绍ADC中可能贡献误差率的基本因素,减少问题的办法,以及BER的测量方法。

AD7746的EMC保护

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<strong>作者:Holger Grothe和Mary McCarthy</strong>

AD7746是一款24位电容数字转换器(CDC)。该器件可直接测量浮地式容性传感器的电容,即传感器直接连接至AD7746输入引脚。

电磁干扰会使容性传感器周围的电场失真,从而改变电容测量值,影响转换结果。为了防止AD7746受此电磁干扰影响,需要使用某种外部滤波。然而,在信号路径中内置滤波器有一定难度,因为滤波器会降低电容数字转换的精度。本应用笔记讨论AD7746引脚上的外部滤波器可以实现的EMC性能,以及滤波器对AD7746精度的影响。

DAC接口基本原理

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<strong>作者:Walt Kester </strong>

本教程概述与内置基准电压源、模拟输出、数字输入和时钟驱动器的DAC接口电路相关的一些重要问题。由于ADC也需要基准电压源和时钟,因此本教程中与这些主题相关的大多数概念同样适用于ADC。

<strong><a href="文章链接">详文请阅:文章题目</a></strong>

高速ADC测试和评估

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<strong>应用范围</strong>

本应用笔记将介绍ADI公司高速转换器部门用来评估高速ADC的特征测试和生产测试方法。本应用笔记仅供参考,不能替代产品数据手册。

<strong>动态测试硬件设置</strong>

SNR、SINAD、最差杂散和IMD均通过类似于图1的硬件设置进行测试。在生产测试中,测试硬件均高度集成,但硬件原理都是一样的。动态测试的基本设置包括一个信号发生器、带通滤波器、测试夹具、低噪声电源、编码源(通常集成于评估板中)、数据采集模块和数据分析软件。ADI公司提供了相应的应用软件和硬件,用以在基准评估中提供帮助。请参阅“ADC FIFO套件”部分。

SHARC®处理器和 Blackfin®处理器的 SPI 连接

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<strong>作者:Jeyanthi Jegadeesan Andreas Pellkofer</strong>

该应用笔记介绍如何将 ADI 公司的 Blackfin®处理器与 SHARC®处理器通过串行外设接口(SPI)连接起来。

内容包括:

* SPI 描述
* 物理层设置
* SPI 的配置
„„* Blackfin 处理器的 SPI 接口编程模式
„* SHARC 处理器的 SPI 接口编程模式
„* 代码示例

TigerSHARC® ADSP-TS201S处理器的散热设计

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<strong>本 EE-Note 主要论述 Analog Devices 的TigerSHARC® ADSP-TS201S处理器散热设计要点。本文通过提供热设计相关数据和推荐散热器,帮助PCB和系统设计人员正确设计出他们的散热系统。

TigerSHARC ADSP-TS201S处理器,是Analog Devices有限公司的TigerSHARC系列的一员,是具有超高性能、静态超标量的32位处理器。该处理器内核能以500MHZ的时钟频率工作,以倒装球栅格阵列(BGA_ED)封装。

模拟隔离放大器

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<strong>模拟隔离技术</strong>

在许多应用中,传感器与接收数据的系统之间最好不要有直接的(“电流”)电气连接,这点有时甚至非常重要。这样可能是为了防止系统一半产生的危险电压或电流给另一半造成损坏的可能,或者是为了断开难以处理的接地环路。这即是所谓的“隔离”系统,而无电流连接却允许信号通过的布局则称为隔离栅。

使用SigmaDSP内置 GPIO引脚进行硬件控制

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<strong>作者:Brett Gildersleeve</strong>

<strong>简介</strong>

SigmaDSP®系列多款器件均内置通用输入/输出(GPIO)引 脚。这些引脚可与外部硬件元件(如:LED、按钮或旋转编码器)连接。

某些GPIO引脚可多路复用至辅助ADC,这就使得电位器 或模拟控制电压可直接连接到IC。每个引脚的操作模式都 不尽相同,这些模式包括:开集输出/输入(去抖动)、由控 制端口直接驱动的输出。

锁相环(PLL)基本原理

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<strong>锁相环基本结构</strong>

锁相环是一种反馈系统,其中电压控制振荡器(VCO)和相位比较器相互连接,使得振荡器可以相对于参考信号维持恒定的相位角度。锁相环可用来从固定的低频信号生成稳定的输出高频信号等。

图1A显示了PLL的基本模型。PLL可以借助拉普拉斯变换理论,利用正向增益项G(s)和反馈项H(s)来作为负反馈系统进行分析,如图1B所示。其适用负反馈系统的一般公式。