技术

<strong>作者：Duncan Bosworth，ADI公司</strong>

随着国防领域信息和监控需求的不断增长，无线技术的普及性及其需求达到了前所未有的高度。在整个航空航天和国防工业，无线系统已部署于广泛的应用之中，为单兵系统、无人系统控制、系统级健康、生命体征监控等众多应用提供支撑。

国防界曾广泛讨论过增加通向战士的数据流量的必要性问题。然而，无线通信已开始从根本上改变新一代系统的发展动向。增加数据流量、加强监控、无线革命和物联网(IoT)(对于商业和工业领域二者实为同义词)，所有这些都将会对航空航天和国防市场产生同样深远的影响。

想实时监控你的步数、心率、心率变异指数 (HRV)、 用户体温、活动水平和/或压力水平吗？

想了解现有的压力水平测定技术吗？

想知道皮肤电活动（EDA）与身体压力水平的关系吗？

今天，我们要分享的是一个有用的实体系统，用于研究并最终评估/量化人的压力水平。

<strong>什么是压力?</strong>

压力是导致身体或精神紧张的生理、心理或情绪因素。压力分为外部压力（环境压力、心理压力或社会因素所致压力）和内部压力（疾病或医疗程序导致的压力）。

压力可能引发“战或逃”的反应，这是神经系统和内分泌系统的一种复杂反应。“战或逃”反应（在创伤后压力症中也称为战斗、逃跑、僵死或服从反应，反应过度，或急性应激反应）是对感知到的有害事件、攻击或生存威胁作出的一种生理反应。

<strong>作者：Ben Zhang</strong>

<strong>简介</strong>

ADRF6820是一款高度集成的解调器和频率合成器，非常适合用于高级通信系统。它内置一个宽带I/Q解调器、一个小数N/整数N分频锁相环 (PLL) 以及一个低相位噪声多核压控振荡器 (VCO)。该多核VCO覆盖2800MHz至5700MHz的基频范围。本振 (LO) 输出范围为356.25 MHz至2850 MHz，可使用分频器（2分频、4分频和8分频）。

每个VCO内核包含多个重叠子频段，以覆盖数百MHz的频率范围。将寄存器0x44中的位0和寄存器0x45中的位7均设为0，PLL可自动执行VCO频段校准并支持选择最佳VCO。

PLL锁定过程包括两个步骤：

<strong>作者：Noel McNamara、Martina Mincica、Dominic Sloan和David Hanlon</strong>

<strong>简介</strong>

多年来，“更上一层楼”一直隐含在ADI公司战略中，但最近，由于专注于提供更多解决方案，这一战略已变得明确。追根溯源，曾经我们仅提供分立器件和数据手册。我们的新理念是参与并理解我们要为客户解决的问题的全部。作为该理念的一部分，ADI公司的测量工程已超越传统的仅测试IC的方法，转而测试解决方案，包括软件、封装中的信号链系统、微型模块和其他元件。这种方法将确保我们开发的解决方案能为客户创造重大价值。

<strong>Ian Collins ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

顾名思义，锁相环(PLL)使用鉴相器比较反馈信号与参考信号，将两个信号的相位锁定在一起。虽然这种特性有许多用武之地，但是PLL如今最常用于频率合成，通常充当上变频器/下变频器中的本振(LO)，或者充当高速模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)的时钟。

直到最近，我们很少注意这些电路中的相位行为。但随着对效率、带宽和性能的需求日益增长，RF工程师必须推出新技术来提高频谱和功率效率。信号相位的重复性、可预测性和可调性在现代通信和仪器仪表应用中均起到日益重要的作用。

<strong>一切都是相对的</strong>

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

<strong>简介</strong>

人口正在老化，越来越多的人需要健康支持，这给医疗保健整体支出带来巨大影响。有鉴于此，政府部门和健康保险企业愈来愈强调预防、健康意识和生活方式。一般而言，这不只是关于实行更多或更好的营养摄入计划，而是更关注监测某些重要身体参数。正因如此，从事智能和健康手表业务的公司近年来
营收明显增长。

买一块健康手表并监测身体参数，并不意味着您生活得更健康。健康生活的秘诀在于通过长期监测某些身体参数来更熟悉这些数值并加以利用，进而调整自己每天的生活以变得更为健康。这个过程可帮助您了解身体如何工作，以及如何降低长期健康成本。

<strong>Thomas Brand ADI公司</strong>

目前工业的数字化转型正在全面展开。几乎每个人都在使用（工业）物联网、智能工厂或信息物理（生产）系统这样的流行语。在工业强国之一的德国，它被称为Industrie 4.0，而在世界的其他部分则被称为“工业4.0”。

然而，似乎没有人知道它的确切含义——虽然存在各种不同的解释，但没有明确的定义。对许多人来说，迈向工业4.0已成为日常生活的一部分，不断的重复使得这一概念不再新鲜。尽管数字化和网络已经成为频繁使用的流行语，但对工业4.0的理解也毫无帮助。

<strong>Jens Sorenson和Richard Anslow ADI公司</strong>

旋转编码器广泛用于工业自动化系统中。此类编码器的典型应用是电力机械，其中编码器连接到旋转轴，从而向控制系统提供反馈。虽然编码器的主要用途是角度位置和速度测量，但系统诊断和参数配置等其他特性也很常见。图1显示了一个电机控制信号链，其利用RS-485收发器和微处理器连接绝对编码器（ABS编码器）从机和工业伺服驱动器主机，以实现对交流电机的闭环控制。

工业以太网系统需要比办公以太网更加稳定可靠。

以太网，尤其是工业以太网近来已成为制造业的热门词汇。虽然类似，却各有特点，各有优势。本文将介绍以太网和工业以太网，并比较二者的不同。

<strong>何谓以太网？</strong>

在高电流背板应用中要求实现电路板的带电插拔，这就需要兼具低导通电阻 (在稳态操作期间) 和针对瞬态情况之高安全工作区 (SOA) 的 MOSFET。通常，专为拥有低导通电阻而优化的新式 MOSFET 并不适合高 SOA 热插拔应用。

LTC®4234 是一款针对热插拔 (Hot Swap™) 应用的集成型解决方案，其允许电路板在带电背板上安全地插入和拔出。该器件把一个热插拔控制器、功率 MOSFET 和电流检测电阻器集成在单个封装中，以满足小型化应用的要求。对 MOSFET 的安全工作区进行了生产测试，并保证其能承受热插拔应用中的应力。

LTC4234 的 3.3mΩ 内部 MOSFET 和 0.7mΩ 检测电阻器可支持高达 20A 的负载电流。在该电流水平下，LTC4234 的功率耗散为：

<strong>作者：David Guo</strong>

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20mA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。对于低成本、低电流应用，可以去除晶体管，如《模拟对话》2009年第43卷第3期“差动放大器构成精密电流源的核心”所述。

这种电流源的精度取决于放大器和电阻。本文介绍如何选择外部电阻以最大程度减少误差。

<strong>作者：Brian Kennedy</strong>

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，同时还须具有快速开关能力以减少开关损耗。出于精度和效率的考虑，高端和低端驱动器需要具备高度匹配的时序特性，以便减少在半桥的第一个开关关闭，第二个开关开启前的停滞时间。

<strong>作者：Rob Reeder，ADI公司应用工程师</strong>

在1990年代早期，尺寸与现代笔记本电脑接近的“便携式”电话(有时也称为“背包电话”)广为使用。此后，不出二十年，口袋大小的手机已经可以收发邮件和文字消息、拍照、查询股票、预约，当然还能给世界上任何地方的人打电话。与此类似，在医疗领域，早期所谓的“便携式”超声系统是推车式的，且功耗较高、成本昂贵。幸运的是，超声系统近年来也得益于芯片集成和功耗调整技术的突破。

这些技术突破催生了更便携、更高效的超声系统，具有更佳的成像性能和更多的功能。更高的动态范围、更低的功耗以及更紧凑的系统级IC提供了高质量的图像，可更好地进行诊断。未来的超声系统可能是手持式的，并成为医师的第二个“听诊器”。

<strong>作者：Reza Moghimi，ADI公司应用工程经理</strong>

高精度应用需要精心设计的低噪声模拟前端来获得最佳信 噪比(SNR)，这就要求采用明智的方法来选择ADC以全面 准确地捕捉传感器信号。还要选用驱动运算放大器和基准 电压源等支持器件来优化电路性能。

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

系统设计师和系统规划师必须从一开始就优先满足电源管理需求，以确保高效率的设计和成功的长期部署。幸运的是，领先的高性能模拟IC制造商现在提供越来越多的能量收集电源管理IC，从而极大地简化了此项任务。

能量收集的概念已经出现超过10年了，然而在现实环境中，由环境能源供电的系统一直很笨重、复杂和昂贵。不过，有些市场已经成功地采用了能量收集方法，如交通运输基础设施、无线医疗设备、轮胎压力检测和楼宇自动化市场。尤其是在楼宇自动化系统中，诸如占位传感器、自动调温器甚至光控开关等，以前安装时通常使用的电源或控制配线，现在已经不需要了，取而代之是，它们采用了局部能量收集系统。能量收集系统的一个主要应用是楼宇自动化系统中的无线传感器。

<strong>作者：Enrico Del Mastro、Michael Bradley</strong>

本应用笔记介绍如何擦除超级时序控制器的EEPROM空间，以及如何逐字节地写入该空间。

<strong>成块擦除EEPROM空间</strong>

欲对EEPROM空间进行块擦除，请执行下列步骤。

1. 将0x01写入UPDCFG寄存器0x90。这是存储器更新控制寄存器。向寄存器0x90写入0x01能使配置寄存器持续更新。建议在整个读/写在线测试(ICT)过程中使该位保持置位状态。

由于光伏(PV)太阳能面板设施可能发生新的危险，尤其是火灾，所以未来的太阳能设计要求光伏系统具备电弧检测能力。

今天我们将说说电弧检测需求的产生原因、对检测方法进行分析，并提出了一种可能的解决方案来将电弧检测集成到光伏逆变器设备和设施中。

<strong>直流电弧检测——研究</strong>

挪威科技大学(NTNU)研究显示，30 V的电压即足以引起并维持电弧。他们的测试方法聚焦于电压域以检测电弧。他们还观测到，当电弧燃烧时，光伏模块上的电压（典型值为60 V）下降。根据他们的电弧测试，压降幅度约为10 V。电压域分析的主要原因是实验中使用了一个低成本微控制器。若非如此，他们建议使用更强大的DSP对电流信号的功率谱密度进行分析。

当前市场在不断动态变化，促使设计周期越来越短，系统功能越来越强，而且终端系统更具便携性。这就要求必须采用新方法来简化这些挑战，同时又不增加设计复杂度。 本文将讨论控制和测量方面的一些关键系统挑战；许多不同应用都涉及到控制和测量，包括数据采集系统、工业自动化、可编程逻辑控制器和电机控制。 本文将探讨双极性数模转换器(DAC)架构的最新进展，以及这些拓扑结构如何应对终端系统挑战，例如：通过[比如]在相同或更少的空间中提供更多功能和智能。 本文还会探讨分立式和功能更完整的解决方案。 最后，本文会说明多种替代传统设计拓扑的方案，这些方案在设计重用和系统模块化方面具有更高的灵活性。

在本系列第一部分中，我们考察了以太网在工业自动化和控制领域相比现场总线的各种优势。以太网解决方案具有卓越的带宽优势和设备成本优势，还能轻松延伸到整个工厂，用单个网络就能连通车间系统和企业IT系统。以第三个特性为基础，我们还在第二部分开始探讨了融合型全厂以太网架构(CPwE)，这是罗克韦尔自动化有限公司与思科公司联合开发的一种参考架构，其目的是鼓励通过结合使用标准以太网和IP套件实现IAC系统的现代化。

<strong>CPwE概述与总结</strong>

在本系列第一部分中，我们探讨了以太网在自动化行业中的重要性，谈到了其相对于传统现场总线的优势。对于初创企业来说，以太网解决方案具有卓越的优势、能效比和设备选择自由性，这些优势全部来自其底层技术的灵活性、数十年的发展以及供应商群体的成熟度。

在本部分，我们将看看EtherNet/IP®，并考察如何在全厂自动化和控制系统中实施EtherNet/IP®。该标准以以太网为基础，基本兼容现有基础设施，这使其成为提升工厂性能、优化成本控制的绝佳选择。

思科与罗克韦尔自动化有限公司(Rockwell Automation)在2011年联合发布的一份出版物中解释道，“在竞争激烈的制造环境中，要实现必要的灵活性、可见性和效率，采用开放式行业标准网络技术的单一系统架构显得至关重要。”