技术

<strong>Neil Zhao, Mariah Nie, 和 Ning Jia</strong>

考虑到日益迫近的全球能源危机和人们对环境保护的期望日益增高，节能对高效无线网络的运营至关重要。功率放大器(PA)是基站和 中继器的核心，其功耗可能占基站总功耗的一半。对功率放大器进行监控不仅可以提高功效、降低运营成本、提高输出功率和线性度， 而且可以使系统操作人员及时发现和解决问题，进而提高可靠性和可维护性。

伺服其实是一种用于实现运动控制的动力传动技术，同时提到了其可能会涉及到的一些产品。然而，产线设备上的高性能运动控制功能，光靠这些传动产品显然是无法完成和实现的，必须将它们整合在一起，并有机的融入到设备的自动化系统中去，才能发挥其应有的作用。

考虑到交流变频伺服已经在目前的工业应用中成为了运控领域的绝对主力，接下来关于伺服技术的讨论中，将主要以交流伺服作为重点。

交流变频伺服，是一种以交流变频作为动力传动方式的伺服技术，其核心自然就是伺服驱动器和伺服电机了。伺服驱动器基于控制端指令，将电源侧标准动力输入转换成伺服电机所需的可调节交流动力电源；伺服电机，则会将这个动力电源再进一步转换为机械动力输出，从而驱动负载完成特定的运动控制功能。

这样看来，要在设备的自动化系统中引入交流伺服技术，至少得在三个方面与其进行对接与融合：

<strong>Brendan O’Dowd ADI公司</strong>

新技术的进步以及对更高效生产工艺和生产厂的期盼正推动工业设施发生前所未有的变革。这些变革提高了自动化程度、精确度和可用数据量。

这些进步使工业4.0成为现实，为制造商带来更大的发展前景和商机，在减少排放的同时，通过提高生产力、安全性和可靠性在全球经济环境中增强竞争优势。据估计，未来10年将带给自动化设备制造商价值约6.5万亿美元的商机。

虽然这一商机极具吸引力，但还有不少重大障碍需要克服。例如，在传统保守的工业领域，新技术的采用通常进展缓慢。自动化工厂目前通常是新旧系统的混合体，相应的系统间通信较为复杂。现有的基础设施基本上没办法实现在网络边缘安全地捕获和传输数据。简而言之，制造工厂和加工厂不会一夜之间改变。这需要一段过渡期。

<strong>George Qian 和 Michael Wu Analog Devices 公司</strong>

隔离型反激式转换器广泛用于汽车、工业、医疗和电信领域，在此类应用中电源必须具有可靠、易用、高电压和隔离的特性，隔离型反激式转换器必须随着负载、电压和温度的变化提供卓越的稳压性能。LT8304-1 是一款隔离型、非光反激式转换器，其专为高输出电压应用而优化，可提供高达 1000 V 的输出。

<strong>作者：Matt Kessler</strong>

<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。ADIsimPower TM2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。

大部分 DC-DC 选型指南只是根据给定的一组输入，将用户直接导向可行的开关调节器3、开关控制器4和线性调节器5，而不提供对选定特定器件时所做的取舍进行量化的方法。

在大多数实验室环境中，信号发生器、频谱分析仪等设备是单端仪器，用于测量高速差分放大器驱动器和转换器的失真。因此，测量放大器驱动器的偶数阶失真（例如二次谐波失真HD2，甚至阶偶数阶交调失真或IMD2）需要额外的器件，如巴伦和衰减器等，作为整体测试设置的一部分，以将单端测试仪器连接到放大器驱动器的差分输入和输出。

今天分享的文章通过不匹配信号的数学知识揭示了相位不平衡的重要性，并说明了相位不平衡如何导致偶数阶产物的增加（即变得更糟糕！）。文中还将展示了几种不同高性能巴伦和衰减器的权衡如何影响被测放大器的性能指标（即HD2和IMD2）。

<strong>数学背景 = 耶！</strong>

测试具有差分输入的高速器件（如模数转换器、放大器、混频器、巴伦等）时，幅度和相位不平衡是需要理解的重要特性。

过去15年，电表行业多次见证了自爱迪生和特斯拉时代以来从未有过的大范围、大规模变革浪潮。从机械式电能表过渡到电子式电能表，随后是自动抄表 (AMR) 系统，进而演变为高级计量架构 (AMI) 系统，不仅具有更高速度、双向通信功能，并且能够为中央数据库提供大量数据，以便进行计费、故障检修和分析。

不可否认的是，企业效率也随之明显提升，例如数百万电表抄表所需工时骤减，抄表便捷（每个见过电力公司控制室的人都会深有感触），保障工人安全（例如减少上门抄表被狗咬伤的可能），以及减少上门服务而降低对环境的影响。除了这些优势，AMI网络的主要功能仍然是确保正确计量和核算所有的用电量。

<strong>不止是电表计费 (Meter-to-Cash)</strong>

LT8672 是一款有源整流器控制器，该器件 (与一个 MOSFET) 可在汽车环境中为电源提供反向电流保护和整流。在传统上，这项工作是由一个肖特基二极管承担完成的，相比之下，LT8672 的主动保护拥有一些优势：

* 极少的功耗
* 小、可预知、稳定的 20mV 电压降
* 另外，LT8672 还具有多个旨在满足汽车环境中电源轨要求的特点：
* 反向输入保护至 –40V
* 宽输入工作范围：3V 至 42V
* 超快瞬态响应
* 整流 6VP-P，高达 50kHz；整流 2VP-P，高达 100kHz
* 用于 FET 驱动器的集成化升压型稳压器之工作性能优于充电泵器件

图 1 示出了一款完整的保护解决方案。

<strong>作者：Charlie Zhao</strong>

如今，人们期望电池充电器能够容易地支持多种化学组成并接受众多的电压输入，包括广泛的太阳能电池板。输入电压范围覆盖到输出电池电压以上和以下的情况越来越常见，因而需要其兼具降压和升压能力 (降压-升压拓扑)。LTC4020 降压-升压型电源管理器和多化学组成电池充电控制器能接受 4.5V 至 55V 的宽范围输入，并产生高达 55V 的输出电压。其降压-升压型 DC/DC 控制器可向电池和系统提供高于、低于或等于器件输入的电压。

<strong>作者：Mark Cantrell，ADI公司</strong>

<strong>标准是一种资产——如果您了解它们的话</strong>

本文探讨如何有效使用IEC(国际电工委员会)安全标准，以便从数百项可用标准中找出与问题相关的标准，探索设计的限制条件。IEC的标准和支持文件常常被设计人员视为累赘，但如果您对其包含的内容有一些了解，知道如何查找和使用它们，最重要的是知道从哪里起步，那么它们其实是一笔巨大的财富。本文将说明如何使用从多家安全机构免费获得的信息来构建标准之间的关系图。

<strong>了解接地路径和信号路径，实现行之有效的设计电流沿着阻抗最小，而不仅是电阻最小的路径流动</strong>

<strong>作者：Paul Brokaw、Jeff Barrow</strong>

在大多数电子系统中，降噪是一个重要设计问题。与功耗限制、环境温度变化、尺寸限制以及速度和精度要求一样，必须处理好无所不在的噪声因素，才能使最终设计获得成功。这里，我们不考虑用于降低“外部噪声”（与信号一起到达系统）的技术，因为其存在一般不受设计工程师直接控制；外部噪声必须通过滤波、模拟信号处理和数字算法等手段在系统的运行设计中予以处理。

打入行开始就总是会听到有人谈论“伺服和变频之间的区别”，不过我一直觉得，将他们放在一起比较其实是不够严谨的，正如票圈中汉斯总的一段评论所说：

变频其实是指电力传动的工作方式和结构原理，而伺服强调的是控制性能和应用结果，二者并不是同一个范畴内的概念。

如果真的要把他们放在一起比较的话，或许用“同样采用变频驱动技术，交流伺服与一般的变频（电机）驱动系统相比有哪些特别之处”这样的提法会显得更合适些。

而要了解这一点，我们首先还是要来看一下这二者分别面对着怎样的应用对象和场景。

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<strong>Zhongming Ye ADI公司</strong>

<strong>低噪声Silent Switcher架构简化了EMI设计</strong>

汽车、交通运输和工业应用对噪声敏感并且需要低EMI电源解决方案。传统方法通过减慢开关边沿或降低开关频率来控制EMI。这两种方法都会产生不良的影响，例如效率下降，最短接通和关断时间增加，以及需要采用大尺寸的解决方案。EMI滤波器或金属屏蔽等替代方案在所需的电路板空间、组件和装配方面增加了大量成本，并使热管理和测试复杂化。

我们的低噪声μModule®技术给开关稳压器设计带来了突破。

<strong>George Qian 和 Michael Wu Analog Devices 公司</strong>

隔离型反激式转换器广泛用于汽车、工业、医疗和电信领域，在此类应用中电源必须具有可靠、易用、高电压和隔离的特性，隔离型反激式转换器必须随着负载、电压和温度的变化提供卓越的稳压性能。LT8304-1 是一款隔离型、非光反激式转换器，其专为高输出电压应用而优化，可提供高达 1000 V 的
输出。

<strong>Bin Wu Analog Devices 公司</strong>

<strong>对输入纹波整流的快速响应</strong>

ISO 16750 或 LV124 等汽车标准规定，汽车电子控制单元 (ECU)可能面临一个具有高达 6 V p-p（在高达 30 kHz 频率下）AC 纹波之叠加的供电电源。用于控制外部 MOSFET 的诸如 LT8672 的门极驱动等器件足够强大，能处理高达 100 kHz 的纹波频率，从而最大限度减小了反向电流。图 1 所示为这种 AC 纹波整流的一个例子。

<strong>Ken Waurin 营销经理 ADI公司</strong>

汽车制造商致力于使其下一代汽车比以前更安全、更智能且更节油。为此，需要在汽车中部署更多的ECU（电子控制单元），以实现智能无线电连接、路噪主动降噪(RNC)、个人音区分区(PAZ)、车内通信(ICC)和自动驾驶等新特性和功能，这会导致电子系统的数量不断增加，也越来越复杂路噪主动降噪。随着ECU数量的不断增加，连接各种ECU所需的电缆的重量和成本也随之增加。增加的重量会反过来降低汽车的燃油效率，这一点让汽车制造商很苦恼。

汽车制造商必须在提供先进、功能丰富的信息娱乐系统和符合政府发布的燃油效率标准之间取得平衡。减轻现有电缆的重量可大幅提高燃油效率。

<strong>现状</strong>

锁相环(PLL)电路存在于各种高频应用中，从简单的时钟净化电路到用于高性能无线电通信链路的本振(LO)，以及矢量网络分析仪(VNA)中的超快开关频率合成器。
今天，我们就参考上述各种应用来介绍PLL电路的一些构建模块，以指导器件选择和每种不同应用内部的权衡考虑，这对新手和PLL专家均有帮助。

ps. 本文参考 ADI 的 ADF4xxx 和 HMCxxx 系列PLL和压控振荡器 (VCO)，并使用 ADIsimPLL（ADI 内部PLL电路仿真器）来演示不同电路性能参数。

<strong>基本配置：时钟净化电路</strong>

锁相环的最基本配置是将参考信号(FREF)的相位与可调反馈信号(RFIN)F0的相位进行比较，如图1所示。

之前我们提到了以太网在工业领域被广泛应用的驱动力，并简单描述了网络通讯协议的多层模型。

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即使是考虑到运放所有的已知及未知阻抗负载，运算放大器的输出中始终含有无法基于输入信号和完全已知的闭环传递函数进行预测的信号。这种不确定信号被称为噪声。

导致噪声产生的因素可能是放大器电路本身，可能是其反馈环路中使用的元件，也可能是电源；噪声也可能从附近（或较远的地方）的噪声源藕合或感应至输入、输出、地回路或测量电路之中的。

无疑，我们对噪声的关注程度取决于两点:
电路在目标频段所要达到的分辨率;
避免噪声转移至非直接相关频段。

由于运算放大器多用作前置放大器和高精度信号处理器，运算放大器电路的精度日益受到关注。所以今天我们就谈谈【噪声与运算放大器电路】。

从噪声角度来看，运算放大器具有独特的优势，完全适用于低压和高精度电路，因为:
可以选择特定的放大器传递函数，使其仅允许目标频段通过。

IGBT/功率 MOSFET 是一种电压控制型器件，可用作电源电路、电机驱动器和其它系统中的开关元件。
栅极是每个器件的电气隔离控制端。
MOSFET的另外两端是源极和漏极，而对于IGBT，它们被称为集电极和发射极。
为了操作MOSFET/IGBT，通常须将一个电压施加于栅极（相对于器件的源极/发射极而言）。使用专门驱动器向功率器件的栅极施加电压并提供驱动电流。
本文讨论栅极驱动器是什么，为何需要栅极驱动器，以及如何定义其基本参数，如时序、驱动强度和隔离度。

为什么需要栅极驱动器