技术

<strong>作者：Kyle Lawrence</strong>

高功率LED在现代照明系统中的应用数量不断激增，涵盖汽车前照灯、工业/商业标识、建筑照明以及各种消费电子等应用。行业之所以转向LED技术，是因为固态照明与传统光源相比具有明显的优势：电能转换为光输出不仅效率高，而且使用寿命长。随着越来越多的应用采用LED照明，为了提高光输出，对LED更高电流的需求也日益增长。驱动大电流LED串的最大挑战之一是在功率转换器级保持高效率，从而提供稳定调节的LED电流。功率转换器效率不高体现为电流调节器电路的开关元件引起的发热现象。

<strong>作者：Anton Patyuchenko</strong>

Wilhelm Conrad Rötgen于1895年发现了X射线，让他获得了第一个诺贝尔物理学奖，也为医疗成像领域奠定了基础。自那以后，X射线技术已经发展成为一门广泛的科学学科，从最广泛的意义上说，它是指众多用于人体内部的无创可视化技术。

<strong>Bruce Petipas 应用工程师 ADI公司</strong>

在今天的数据采集系统(DAQ)中，需要不断突破性能极限。系统设计人员需要更高的速度、更低的噪声和更优的总谐波失真(THD)性能，所有这些都有可能实现，但却并非免费。实现这些性能改进通常需要更大的工作电流，而更大的工作电流则会产生更高的功耗。但是，在许多应用中，功耗敏感性也越来越受关注。原因有很多种。可能是由于应用是一种利用纽扣电池进行工作的远程系统，其主要关注点是电池寿命。也可能是由于应用是一种多通道系统，其通道数较多、电路密度较高，会造成热量集中，从而产生由温度引起的漂移问题。无论何种情况，最大限度降低电流消耗和功耗都是重中之重。系统设计人员必须权衡更高性能和更低功耗带来的竞争优势。解决此问题的一种途径是借助一个称为动态功耗调节(DPS)的过程。

<strong>作者：Gaetano (Guy) Fichera，Boston Engineering Corporation电子产品部总监</strong>

<strong>光耦合器与数字隔离器的背景知识</strong>

光耦合器使用LED发出的光将数据通过隔离栅传输到一个光电二极管。当LED开启和关闭时，将在电气隔离光电二极管一端产生逻辑高和低信号。光耦合器的速度与光电二极管检波器的速率以及为其二极管电容充电的时间直接相关。提升速度的一种方式是提高LED电流，但其代价是功耗的增加。

<strong>作者：David Krakauer，ADI公司产品线经理</strong>

多年来，工业、医疗和其他隔离系统的设计人员实现安全隔离的手段有限， 唯一合理的选择是光耦合器。如今，数字隔离器在性能、尺寸、成本、效率和集成度方面均有优势。了解数字隔离器三个关键要素的特点及其相互关系，对于正确选择数字隔离器十分重要。这三个要素是：绝缘材料、结构和数据传输方法。

设计人员之所以引入隔离，是为了满足安全法规或者降低接地环路的噪声等。电流隔离确保数据传输不是通过电气连接或泄漏路径，从而避免安全风险。然而，隔离会带来延迟、功耗、成本和尺寸等方面的限制。数字隔离器的目标是在尽可能减小不利影响的同时满足安全要求。

功能安全是诸多行业整体安全策略的一部分，其目的是将对人或作业设备造成伤害的概率降至可接受的范围以内。近年来，人们对系统功能安全的要求显著增长。从核电站到医疗设备，无故障系统已成为部分应用的理想选择，也是其他应用的必备条件。例如，在传感领域，获取的数据如果不正确或遭到损坏，结果可能具有破坏性，甚至可能致命，具体取决于系统和所涉及的风险级别。

传统上，系统开发人员有责任将诊断和故障预防机制集成到其产品当中，确保来自传感IC的数据的完整性。但其代价是会增加PCB面积、物料成本和处理开销，最终会导致费用增加。从那时起，通过与系统设计工程师的广泛合作，人们开发出了一种解决方案来解决这个问题。为此，人们已经开始在IC级设计中考虑功能安全特性。

本文旨在从确保数据采集系统整体完整性的角度，探讨通过ADC实现功能安全的潜力。C 级设计中考虑功能安全特性。

<strong>作者：Matthew Duff 和 Joseph Towey</strong>

<strong>简介</strong>

热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。本文简单概述了热电偶，介绍了利用热电偶进行设计的过程中常见的挑战，并提出两种信号调理解决方案。第一种方案将参考接合点补偿和信号调理集成在一个模拟 IC 内，使用更简便；第二种方案将参考接合点补偿和信号调理独立开来，使数字输出温度感应更灵活、更精确。

<strong>热电偶原理</strong>

<strong>Aengus Murray 应用经理 ADI公司</strong>

自动化精密制造推动了当今许多高科技设备的发展和广泛使用。时尚精美的手机仰赖复杂的金属加工工艺和精细表面处理能力来生产机械元件制造所需的芯片和模具。手机中微小但强大的电子器件的生产，则要依靠自动化IC晶圆处理和精密线焊设备。大型设备同样需要高精度和高质量表面处理。例如，现代喷气发动机依赖精细平衡和精密匹配的涡轮叶片来实现高燃油效率和安静工作。先进的电子控制和形状复杂的精密发动机部件可优化燃烧过程，提高汽车发动机的燃油效率。

<strong>Jan-Hein Broeders ADI公司</strong>

谁不知道欧姆定律？对于直流电压来说，它表述为通过导体两点之间的电流与这两点之间的电压成正比。换言之，导体的电阻是恒定的，与电流无关。对于交流电压来说，情况则完全改变了，而且变得更加复杂。电阻变为阻抗，其定义为电压与电流在频域中的比率。幅度（或实部）代表电压和电流之间的比率，而相位（或虚部）则是电压与电流之间的相移值。

在医疗行业中有许多应用阻抗测量的用例。该技术可用于广泛的应用，例如获取某些特定人体参数、检测疾病或分析血液或唾液等人体液体。虽然这些应用的共同之处是进行阻抗测量，但每个应用又都有各自的一系列关键要求。

<strong>作者：Matt Kessler

<strong>简介</strong>

无论是新手还是专家，DC-DC 转换器设计人员都会面临海量的电源管理1 IC 选择。要找到特性、性能、集成度和价格的最佳组合十分困难，实际设计工作会非常棘手。ADIsimPowerTM2旨在简化 IC 选择过程，并提供构建最佳 DC-DC 转换器所需的信息。

<strong>作者：Jens Sorensen, Dara O’Sullivan, 和 Christian Aaen</strong>

<strong>摘要</strong>

实时确定性以太网协议（例如EtherCAT）已经能够支持多轴运动控制系统的同步运行。1 该同步包含两方面含义。首先，各个控制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步；其次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。

本文介绍从网络控制器到电机终端和传感器全程保持电机驱动同步的新概念。所提出的技术能够大幅改善同步，从而显著提高控制性能。

信号传输应用常用的方法是低压差分信号传输(LVDS)。这涉及到串行数据传输的既有接口标准 (TIA/EIA-644)，除了极佳的节能特性和高达几 Gbps 的数据速率潜力之外，它还具有很高的抗扰度。这些良好特性可归因于内部使用的电流控制或驱动器模块的限流功能（最大3 mA）。信号差分电压仅为 20 mV。但是，它随后在接收器侧被放大回 300 mV（差分）的逻辑电平。由此获得的好处包括电磁干扰 (EMI) 极其低、开关速度极其快等。

<strong>Austin Luan ADI公司</strong>

拥挤的应用板上很难再集成高性能DC-DC POL转换器。此外，电磁干扰 (EMI) 也是元件密度较高时不能忽视的问题，因此可选择的电源解决方案十分有限。LTM8074 µModule®稳压器能够轻松克服这些限制因素。它设计紧凑，体积小巧，能够轻松装入PCB正面或背面的有限空间。LTM8074采用Silent Switcher®架构，无需安装额外的滤波或屏蔽元件，即可通过严格的EMI测试，有助于简化设计和生产。

<strong>1.2 A Silent Switcher µModule稳压器</strong>

<strong>Dong Wang ADI公司</strong>

高效率、低EMI降压型稳压器广泛见诸于汽车、工业、医疗和电信环境，用于依靠多种输入源为各式各样的应用供电。特别是在电池供电型应用中，大量时间处于待用模式，因而要求所有的电气电路以低静态电流工作，旨在延长电池运行时间。

LT8606/LT8607/LT8608 是一个单片式降压型稳压器系列，专为具有宽输入电压范围、低EMI水平和小解决方案尺寸的应用而优化。该系列的所有器件均采用耐热性能增强型10引脚MSE封装和8引脚2 mm x 2 mm DFN封装，因而可安放在狭小的空间里。如表1所示，它们的不同之处在于输出电流能力。

<strong>Catherine Chang、Aaron Schultz 和 Henry Surtihadi ADI公司</strong>

光伏 (PV) 模块是普及和经济适用的可再生能源。大多数光伏模块的寿命约为 20 年，但是，热应力和湿度侵入等其他原因会导致光伏模块的输出功率随着时间的推移而下降。为了进行调试，可通过 PV 模块的电压-电流特性曲线的变化来测量其性能下降情况。

由于 PV 模块的功率输出会随着温度发生很大的变化，因此需在其典型工作环境中测量其性能，这一点很重要。此类工作环境通常是阳光充足的户外区域，比如屋顶或未开发的空地，在这些地方很难为测量设备提供电力或控制温度。

<strong>Jian Li、Jeff Zhang、Ya Liu 和 Marvin Macairan ADI 公司</strong>

DC/DC 转换器的功率密度通常受到体积庞大的磁性元件的限制，特别是在输入和输出电压相对较高的应用中。通过提高开关频率可以减小电感/变压器的尺寸，但因开关切换引起的损耗也会造成转换器效率降低。更好的方法是采用无电感开关电容电源（电荷泵）拓扑完全消除磁性元件。与传统DC/C电源相比，电荷泵可在不牺牲效率的情况下将功率密度提高10 倍之多。飞跨电容代替了电感存储能量并将其从输入端传递到输出端。尽管电荷泵设计具有优势，但由于启动、保护、MOS管门极驱动等方面存在挑战，开关电容电源历来局限于低功率应用。

<strong>Aaron Schultz ADI公司</strong>

这里展示的远程检测实例具有高可靠性、易连通性和超低功耗的特性。这些电路主要面向需要稳定通信和最低限度的电池维护的工业环境。本解决方案结合了近年来低功耗、高精度放大方面的研究进展，兼具同等的低功耗、高可靠性无线Mesh网络功能。支持实现这些解决方案的是零漂移、低输入偏置放大器LTC2063和LTP5901-IPM，前者最高以2 µA电流运行，后者在睡眠模式下消耗电流不到1.5 µA。这些器件的功耗足够低，可以采用一块由铜和锌电极（每个四平方英寸），以及由柠檬内部物质形成的电解质组合而成的电池供电。

<strong>无线Mesh网络</strong>

<strong>Wyatt Taylor ADI公司航空航天和防务系统工程师负责人</strong>

自越南战争以来，军用通信(MILCOM)一直是士兵装备部署的支柱。虽然数十年来，这些装备的功能和安全性均已通过实践验证，但新一代MILCOM平台将需要利用更多现代通信技术，这些技术开发用于支持手机和Wi-Fi等商用平台。MILCOM系统通常是具有按键通话(PTT)按钮的手持式装备（对讲机），用户可在需要传递语音消息时按下按键。当PTT按键未按下时，可从另一个对讲机接收传入的语音消息。两个无线电之间传递的语音消息在两名士兵之间以无线方式调制、加密、放大和传输。这些MILCOM对讲机与商用手机或通信系统之间存在许多差异，表1仅列出少数一部分。

<strong>集成模拟、数字和软件</strong>

<strong>Frederik Dostal ADI 公司</strong>

如果需要从低电压生成高电压，可采用升压转换器。它是三种基本开关稳压器拓扑中的一种，仅需两个开关、一个电感以及输入和输出电容。除了升压转换器以外，其他基本拓扑结构还包括降压转换器和反相降压-升压转换器。图 1 显示了升压转换器的原理图。在导通期间，开关 S1 闭合，电能存储在线圈 L中。电感电流随输入电压与地电位之间的差值线性增加；也就是说，随输入电压而增加。在关断期间，当 S1 开启且 S2 闭合时，存储在电感中的电能提供至输出端。电感两端的电压在此时间段内等于输出电压减去输入电压。

<strong>Eko Lisuwandi ADI公司设计部门主管</strong>

<strong>背景知识</strong>

电池在日常设备中的使用越来越普遍。在许多日常产品中，很难或无法使用充电连接器。例如，有些产品需要密封外壳，以保护敏感电子产品免受恶劣环境的影响，并方便清洁或消毒。其他产品可能太小，无法提供连接器，而在电池供电应用（包含移动或旋转部件）产品中，则无法通过连接线充电。在这些及其他应用中，无线充电能够带来更多增值，性能可靠鲁棒。无线供电有很多种方式。通常在不到几英寸的距离采用容性或感性耦合方式。本文讨论使用感性耦合的解决方案。