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技术

ADI 深度丨这是分析信号链中累积直流误差最详尽的方法

整个信号链累积起来并且最终会影响到转换器的误差有多重。

但请记住,转换器是信号链的瓶颈,最终决定着信号的表示精度。因此,转换器的选择是设定系统整体要求的关键。

在信号链中,可能会累积的误差有两类——即直流和交流误差。

直流或静态误差(如增益和失调误差)有助于了解信号链的精度或灵敏度;

交流类误差也称为噪声和失真,限制着系统的性 能和动态范围。

这两类误差都需要了解,因为二者最终决定着系统的分辨率。本文将专门分析直流误差,根据其与无源和有源器件的关系, 对每种不精确性进行细分。

分析误差前,先对信号链分个级

什么是变频器...

<strong>原创: 麥總/Mute </strong>

变频器,顾名思义,就是用来变换电源频率的器件。登陆各大百科网站,大家可以看到这样的定义:变频器是指在机电驱动系统中,通过改变电机的输入频率来控制交流电机速度的一种可调速驱动装置。

那么,为什么需要使用变频器对电机进行调速控制呢?关于这个问题,我们还是得先从电机的应用场景说起。

在工业生产过程中,我们经常需要使用电机对物体或部件的速度、位置进行准确的控制,比如:输送带、起重机、冲压线、收放卷...等各种不同类型的机器应用场合。在还没有掌握电机调速技术的时候,人们只能借助齿轮箱、离合器...等复杂的机械传动装置去解决物体运动控制的问题。

多通道数据采集(DAQ)系统的性能优化: 关于输入建立时间的不为人知的故事

<strong>摘要</strong>

在多通道多路复用数据采集系统中,增加每个ADC的通道数量可改善系统的整体成本、面积和效率。现代逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)具有高吞吐量和高能效,使得系统设计人员能够实现比以往更高的通道密度。本文将说明多路复用器输入端的建立瞬变(由多路复用器输出端的大尺度开关瞬变引起)导致需要较长采集时间,使得多通道数据采集系统的整体吞吐量显著降低。然后,本文将着重阐述使输入建立时间最小化以及提高数据吞吐量和系统效率所需的设计权衡。

<strong>什么是多通道DAQ?如何衡量多通道DAQ的性能?</strong>

信号和电源隔离RS-485现场总线的高速或低功耗解决方案

<strong>作者:Richard Anslow</strong>

<strong>简介</strong>

ADI公司的iCoupler®数字隔离器和RS-485收发器产品系列解决了工业应用中的两大需求:更高的数据速率和更低功耗的工作模式。

基于超级电容器的电源后备系统可在掉电时保护手持式设备中的易失性数据

<strong>引言</strong>

手持式电子设备在我们的日常生活中起着重要的作用。由于可靠性是最重要,因此手持式设备采取了
谨慎的工程设计,并采用了轻量型电源,以在正常条件下确保可靠的使用。但是,不管多少谨慎的工程设计都无法避免他们在用户手中遭遇“粗暴对待”。例如:当工厂里的工人失手跌落一个条形码扫描仪而导致电池跳出时,会发生什么? 此类事件用电子学的方法是不能预知的,而且在未提供某种形式的“安全网”(一种存储了充足能量的短期电源保持系统,用于提供备用电源,直到可以更换电池或者能将数
据存储到永久性存储器中为止) 之情况下,保存在易失性存储器中的重要数据将会丢失。

混合电路和模块技术简史

<strong>作者 / Steve Munns ADI 公司军用航空市场经理</strong>

50 多年来,混合电路和模块技术一直在发展,现在,模块采用了 COTS(商用现成有售) 形式,为缩短设计周期、减轻过时淘汰问题以及应对SWaP (尺寸、重量和功率) 挑战做出了重大贡献。我们来回顾一下这种技术的发展历史,探索一些对航空航天和国防行业而言非常重要的因素。

<strong>1、早期的混合电路</strong>

上世纪 50 年代后期,运用分立式晶体管的计算领域取得了巨大进步,但是电路板变得日益复杂了,有
时有数千个互连的晶体管、二极管、电阻器和电容器。因此,需要一种解决方案来提高密度和可靠性。政府机构为尝试各种混合电路理念提供了资助。

利用同步反相SEPIC拓扑结构实现高效率降压/升压转换器

许多市场对高效率同相 DC-DC 转换器的需求都在不断增长,这些转换器能以降压或升压模式工作,即可以将输入电压降低或提高至所需的稳定电压,并且具有最低的成本和最少的元件数量。反相 SEPIC(单端初级电感转换器)也称为 Zeta 转换器,具有许多支持此功能的特性(图 1)。对其工作原理及利用双通道同步开关控制器ADP1877的实施方案进行分析,可以了解其在本 应用中的有用特性。

在系统中成功运用DC-DC降压调节器

智能手机、平板电脑、数码相机、导航系统、医疗设备和其 它低功耗便携式设备常常包含多个采用不同半导体工艺制造 的集成电路。这些设备通常需要多个独立的电源电压,各电 源电压一般不同于电池或外部 AC/DC电源提供的电压。

IoT的功率需求类似于能量收集系统

<strong>作者:Tony Armstrong,电源产品产品市场总监,凌力尔特公司</strong>

<strong>背景</strong>

在功率范围的低端,对能量收集系统有毫微功率转换需求,例如:IoT设备中常见的能量收集系统。在此类系统中,必须使用能够处理非常低功率、非常小电流的电源转换 IC。功率和电流可能分别为数十微瓦和数十纳安。

利用纖巧型负载点电路來简化电源 电压的跟踪和排序

<strong>Scott Jackson</strong>

<strong>引言</strong>

多电压电子繫統常常需要進行復雜的電源電壓跟蹤或排序,如果未能滿足該要求,則會導致繫統出錯,或甚至在使用現場引發永久性的故障。在滿足這些要求過程中所遇到的設計難題經常存在於分布式電源架構中,這裡的負載點 (POL) DC/DC 轉換器或線性穩壓器散布於 PC 板空間中,有時還會位於不同的電路板平面上。問題是:在電路板的布局過程中,電源電路往往是最後一個設計的電路,因此,不管所剩的電路板面積如何之小,都得把它硬塞進去。通常需要采用一種簡單、引腳兼容的靈活解決方案來滿足這些要求。

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。

<strong>DR导航的工作原理</strong>
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图1所示为DR导航的基本工作原理。一个陀螺仪测量车辆的旋转速率,单位为度/秒。代表车辆即时航向的角度通过计算旋转速率的时间积分而求得。结合航向和行驶距离,可以确定车辆的位置,如图中的红线所示。

电磁干扰(EMI)滤波减少精密模拟应用中的误差

在医疗设备、汽车仪器仪表和工业控制等科技领域中,当设备设计涉及应变计、传感器接口和电流监控时,通常需要采用精密模拟前端放大器,以便提取并放大非常微弱的真实信号,并抑制共模电压和噪声等无用信号。首先,设计人员将集中精力确保器件级噪声、失调、增益和温度稳定性等精度参数符合应用要求。

然后,设计人员根据上述特性,选择符合总误差预算要求的前端模拟器件。不过,此类应用中存在一个经常被忽视的问题,即外部信号导致的高频干扰,也就是通常所说的“电磁干扰(EMI)”。EMI可以通过多种方式发生,主要受最终应用影响。例如,与直流电机接口的控制板中可能会用到仪表放大器,而电机的电流环路包含电源引线、电刷、换向器和线圈,通常就像天线一样可以发射高频信号,因而可能会干扰仪表放大器输入端的微小电压。

驱动新一代SiC/GaN功率转换器的IC生态系统

<strong>Stefano Gallinaro ADI公司</strong>

各种应用的功率转换器正从纯硅IGBT转向SiC/GaN MOSFET。一些市场(比如电机驱动逆变器市场)采用新技术的速度较慢,而另一些市场(比如太阳能逆变器、电动汽车牵引逆变器和充电器市场)在创新中发挥着关键作用。

数字隔离器提供易于使用的隔 离式USB选项

<strong>作者:Eric Gaalaas,ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

通用串行总线(USB)是个人计算机(PC)通过电缆与外设实现通信的常用方法。某些应用中,需要隔离USB通信以满足安全要求,或中断接地环路。遗憾的是,隔离任务不易完成,因为USB电缆上有双向数据流。本文将讨论这个问题,并探讨实现易于使用的隔离式USB方案面临的其他挑战,最后对解决方案进行比较。一个理想的“透明”解决方案能将隔离对系统的影响降至最低,目前我们就可以提供这种解决方案。本文讨论的内容针对USB 2.0,支持三种数据速率: 1.5 Mbps(低速)、12 Mbps(全速)和480 Mbps(高速)。为简便起见,将详细探讨12 Mbps的情况,但示例中的很多原理同样适用于其他速度。

ADI 深度丨从一份案例研究 MEMS 加速度计的振动校正

导航和AHRS系统
机器健康状况检测的振动监控
基础设施的结构健康状况监控和平台稳定
井下定向钻探的倾斜监控
施工行业平路机和勘测设备的调平
吊车稳定系统吊杆倾角测量的高精度倾角计
……

它们,都需要高性能 MEMS 加速度计来提供低成本解决方案!

一般,加速度计会经受不同幅度的振动,但上述这些应用的另一个不同方面是振动的频率成分。振动与传感器和系统误差源相结合可能导致振动校正,这是高性能加速度计的一个重要指标。

本文将告诉你们——
✍ MEMS 加速度计中的振动校正是如何发生的?
✍ 测量振动校正需要知道的参数以及使用的技术。

交通运输应用中高压电池监控的隔离

电动汽车逐渐成为近年来的一个热门话题。这种"绿色"汽车依靠串联电池组来获得足够高的电压,从而有效驱动电机。全电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV) 均采用这种高压 (HV) 电池组。HEV 依靠内燃机 (ICE) 充电,而且在许多情况下,内燃机也会提供动力。 EV 则必须插入电源中充电,有些新型混合动力设计称为"插电式混合动力汽车"(PHEV),它基本上可视为一种 EV,但配有内燃机以延长行驶里程.

高压电池组已广泛用于许多工业和交通运输业以外的领域,通常可用作:以直流形式储存输电网电能的不间断电源 (UPS); 48-V 通信设备中的应急直流电源;起重机和电梯系统中的应急电源;以及紧急情况下驱动风力涡轮机的叶片。虽然本文讨 论汽车中电池组的使用,但一些根本问题在所有类型电池组中都会存在。

伺服是什么?

伺服是目前工业制造领域一种十分常见的技术,我们之前也已经谈的比较多了。可是话说,到底什么是伺服呢?本期,咱就来简单的聊一聊。

伺服 Servo 这个词来自拉丁文 “servus”,意思是仆人按照主人的指示行事,并且忠实而快速地工作。

而 Servo 作为一个技术名词,我比较认同的定义大致是这样的:
a device used to provide control of a desired operation through the use of feedback
通过使用反馈来为所需的运行操作提供控制的设备装置

从上面这段描述中我们可以看到,伺服首先是一种控制装置,需要有指令输入和动力输出。

即使电池单元老化, 也能最大化汽车电池包的运行时间

<strong>作者:Tony Armstrong和Samuel Nork</strong>

ADC中的集成式容性PGA :重新定义性能

<strong>摘要</strong>

ADI专利的容性可编程增益放大器(PGA)相比传统的阻性PGA具有更佳的性能,包括针对模拟输入信号的更高共模电压抑制能力。

本文描述了斩波容性放大器的工作原理,强调了需要放大传感器小信号至接近供电轨——比如温度测量(RTD或热电偶)和惠斯登电桥——时,此架构的优势。

Σ-Δ型模数转换器(ADC)广泛用于传感器具有较小输出电压范围和带宽的应用中(比如应变计或热敏电阻),因为这种架构提供高动态范围。具有高动态范围是因为,相比其它ADC架构,它具有低噪声性能。

改进低值分流电阻的焊盘布局,优化高电流检测精度

<strong>简介</strong>

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,该方案采用一种标准的低成本双焊盘检测电阻(4焊盘布局)以实现高精度开尔文检测。图1所示为用于确定五种不同布局所致误差的测试板。