技术

在脉冲雷达应用中，从发射到接收操作的过渡期间需要快速开启/关闭高功率放大器 (HPA)。典型的转换时间目标可能小于1 μs。传统上，这是通过漏极控制来实现的。漏极控制需要在28 V至50 V的电压下切换大电流。已知开关功率技术可以胜任这一任务，但会涉及额外的物理尺寸和电路问题。在现代相控阵天线开发中，虽然要求尽可能低的SWaP（尺寸重量和功耗），但希望消除与HPA漏极开关相关的复杂问题。

本文将提出一种独特但简单的栅极脉冲驱动电路，为快速开关HPA提供了另一种方法，同时消除了与漏极开关有关的电路。实测切换时间小于200 ns，相对于 1 μs 的目标还有一些裕量。其他特性包括：解决器件间差异的偏置编程能力，保护HPA免受栅极电压增加影响的栅极箝位，以及用于优化脉冲上升时间的过冲补偿。

在很多应用中，模拟前端接收单端或差分信号，并执行所需的增益或衰减、抗混叠滤波及电平转换，之后在满量程电平下驱动 ADC 输入端。

今天，我们就深入探讨下精密数据采集信号链的噪声分析，并研究这种信号链的总噪声贡献。

如图1所示，低功耗、低噪声、全差分放大器 ADA4940-1 驱动差分输入、18位、1 MSPS PulSAR® ADC AD7982，同时低噪声精密5 V基准电压源 ADR435 用来提供 ADC 所需的5 V电源。此信号链无需额外驱动器级和基准电压缓冲器，简化了模拟信号调理，可节省电路板空间和成本。一个单极点截止频率 2.7 MHz RC (22 Ω，2.7 nF) 低通滤波器放在 ADC 驱动器输出和 ADC 输入之间，有助于限制 ADC 输入端噪声，并减少来自逐次逼近型(SAR) ADC 输入端容性 DAC 的反冲。

系统设计有时十分复杂，需要充分了解许多不同的元件，如果解决方案的各环节可以进行原型制作并快速演示，就可以简化过程，更重要的是，可以减少设计师面临的风险。凭借ADI公司的系统演示平台 (SDP),系统设计师可以重复使用核心元件，在最终系统实施前评估并演示各设计环节。SDP上提供ADI公司系列产品的元件和实验室电路评估板，并随时更新。由于之前使用过该平台，对其有一定的认知，用户很容易在熟悉的环境中评估新类别的元件。SDP连接至FPGA评估与原型制作平台，可以轻松创建并演示采用ADI元件通信的定制FPGA嵌入式设计。用户可以迅速建立定制评估与原型制作系统，还可以重复使用各种平台元件，演示各种丰富的硬件与软件概念，十分简单经济。

<strong>平台概述</strong>

<strong>电路功能与优势</strong>

本电路是一个由高功率开关MOSFET组成的H电桥，由低压逻辑信号控制，如图1所示。该电路为低电平逻辑信号和高功率电桥提供了一个方便的接口。H电桥的高端和低端均使用低成本N沟道功率MOSFET。该电路还在控制侧与电源侧之间提供隔离。本电路可以用于电机控制、带嵌入式控制接口的电源转换、照明、音频放大器和不间断电源(UPS)等应用中。

现代微处理器和微控制器一般为低功耗型，采用低电源电压工作。2.5 V CMOS逻辑输出的源电流和吸电流在μA到mA范围。为了驱动一个12 V切换、4 A峰值电流的H电桥，必须精心选择接口和电平转换器件，特别是要求低抖动时。

工业过程控制系统应用多种多样，范围覆盖从简单的流量控制到复杂的电网，从环境控制系统到炼油厂过程控制。这些自动化系统的智能性依赖于它们的测量和控制单元。 可编程逻辑控制器1 (PLCs) 和 分布式控制系统2 (DCS's)是用于控制机器和过程、处理各种各样模拟和数字输入及输出的两个最常见计算机系统，这些系统包含电源、 中央处理单元(C P U)，以及多种模拟输入、模拟输出、数字输入和数字输出模块。

由串联连接、高能量密度、高峰值功率的锂聚合物或磷酸铁锂（LiFePO4）电池单元组成的大电池包，广泛用于从纯电动车辆（EV或BEV）、油电混合动力车辆（HEV）、插电式混合动力车辆（PHEV）到能源存储系统（ESS）电动汽车市场。尽管对大容量电池单元的需求不断增长，电池价格仍然相当高，问题是即便是较高成本、较高质量的电池单元，重复使用后也会老化且不匹配。

提高具有不匹配电池单元的电池包容量有两种办法：

一种是从一开始就使用更大的电池，但这样做的性价比不高；

一种是使用主动均衡，这是一种新技术，可以恢复电池包中的电池容量，快速增强动力。

<strong>全串联电池单元，需要均衡</strong>

开关电源几乎用于所有电子设备中。它们由于尺寸小、成本低和效率高而具有极高的价值，但是，它们最大的缺点就是高开关瞬态导致高输出噪声。这个缺点使它们无法用于以线性稳压器供电为主的高性能模拟电路中。

实践证明，在很多应用中，经过适当滤波的开关转换器可以代替线性稳压器从而产生低噪声电源。哪怕在要求极低噪声电源的苛刻应用中，上游电源树的某个地方也有可能存在开关电路。因此，有必要设计经过优化和阻尼处理的多级滤波器，来消除开关电源转换器的输出噪声。此外，了解滤波器设计如何影响开关电源转换器的补偿也很重要。

本文示例电路将采用升压转换器，但结果可以直接应用于任意DC-DC转换器。图1所示为升压转换器在恒定电流模式(CCM)下的基本波形。

时间交错技术可使用多个相同的 ADC（文中虽然仅讨论了 ADC，但所有原理同样适用于 DAC 的时间交错特性），并以比每一个单独数据转换器工作采样速率更高的速率来处理常规采样数据序列。简单说来，时间交错（IL）由时间多路复用 M 个相同的 ADC 并联阵列组成。

动态针分割线如图 1 所示。这样可以得到更高的净采样速率 fs（采样周期 Ts = 1/fs），哪怕阵列中的每一个 ADC 实际上以较低的速率进行采样（和转换），即 fs/M。因此，举例而言，通过交错四个 10 位/100 MSPS ADC，理论上可以实现 10 位/400 MSPS ADC。

工业应用现场的电磁噪声环境往往十分复杂，电磁噪声的辐射或传导（EMI）可能会严重干扰机电设备的正常工作。而在这个过程中，电磁噪声传播的一类重要载体，就是产线设备中使用的各种电缆。它们中有些是噪声源，有些则是受扰对象。作为噪声源，电缆会像无线电发射天线那样，将噪声传播到周边的线路和设备；作为受扰对象，电缆会像接收天线一样，吸收来自其他辐射源的噪声干扰。

<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示电路监控系统中的电流，可在高达+500 V的正高共模直流电压下工作，且误差小于0.2%。负载电流通过一个电路外部的分流电阻。分流电阻值应适当选择，使得在最大负载电流时分流电压约为500 mV。

<strong>电路功能与优势</strong>

电流监控功能在电源管理、电磁阀控制和电机控制等许多应用中非常关键。在负载的高端监控电流，就可以实现精确的电流检测和诊断保护，防止对地(GND)短路。

AD8210 等集成器件可提供高电压接口，并能够在分流电阻上进行双向电流监控，从而简化高端电流监控。它具有高共模抑制(CMR)特性和出色的温度性能，可在应用中实现最佳精度。该器件放大经分流电阻流至负载的电流，并提供以地为参考、与负载电流成比例的输出电压。

<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示电路是一款完整的高性能旋变数字(RDC)电路，该电路可在汽车、航空电子和关键工业应用等要求宽温度范围内具有高稳定性应用的场合精确测量角度位置和速度。

<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示电路是一款高性能旋变数字转换器(RDC)电路，可在汽车、航空电子和关键工业等要求宽温度范围内具有高稳定性的应用中精确测量角度位置和速度。高电流驱动器 AD8397 可将310 mA电流驱动到32 Ω负载，从而无需分立式推挽缓冲器解决方案。

RDC常被用于汽车和工业市场，用来提供电机轴位置和/或速度反馈信息。

<strong>电路功能与优势</strong>

图1所示电路是一种完整的低成本模拟/模拟隔离器解决方案，它提供2500 V rms的隔离值（1分钟，符合UL 1577标准）。

该电路基于 AD7400A——一款二阶Σ-Δ型调制器，提供数字隔离的1位数据流输出。隔离模拟信号利用一个基于双通道、低噪声、轨到轨运算放大器 AD8646 的四阶有源滤波器恢复。 ADuM5000 用作隔离端的电源，两端完全隔离，系统仅使用一个电源。该电路具有0.05%的线性度，并能获益于调制器AD7400A和模拟滤波器提供的噪声整形。该电路的应用包括电机控制和电流监控，同时它还能有效替代基于光隔离器的隔离系统。

<strong>作者：Monica Redon</strong>

在物联网(IoT)的推动下，业界对各种电池供电设备产生了巨大需求。这反过来又使业界对微控制器和其他系统级器件的能源效率要求不断提高。因此，超低功耗(ULP)已成为一个过度使用的营销术语，特别是用于描述微控制器时。作为理解ULP背后真正意义的第一步，应考虑其各种含义。在某些情况下，当电源严重受限时（例如能量收集），应用要求最低工作电流。或者，当系统大部分时间处于待机或睡眠模式，不常醒来（定期或异步）处理任务时，应用要求最低睡眠模式电流。此外，ULP也意味着能源效率，大多数工作是在有限时间内进行的。总体而言，电池供电设备基于一组权衡考虑，综合使用这些要求。

<strong>摘要</strong>

模拟带宽的重要性高于其他一切在越来越多的应用中得到体现。随着GSPS或RF ADC的出现，奈奎斯特域在短短几年内增长了10倍，达到多GHz范围。这帮助上述应用进一步拓宽了视野，但为了达到X波段（12 GHz频率），仍然需要更多带宽。在信号链中运用采样保持放大器 (THA)，可以从根本上扩展带宽，使其远远超出ADC采样带宽，满足苛刻高带宽的应用的需求。本文将证明，针对RF市场开发的最新转换器前增加一个THA，便可实现超过10 GHz带宽。

<strong>简介</strong>

多年来，工业，医疗和其他隔离系统的设计人员在实施安全隔离方面的选择有限：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，功效和集成方面具有优势。了解数字隔离器三个关键元件的性质和相互依赖性对于选择正确的数字隔离器非常重要。这些元素是绝缘材料，它们的结构和数据传输方法。

由于安全规定，设计人员采用隔离措施，或者减少接地环路等的噪声。电隔离确保数据传输，而无需电气连接或泄漏路径，否则可能会造成安全隐患。然而，隔离带来诸如延迟，功耗，成本和尺寸的限制。数字隔离器的目标是在满足安全要求的同时尽量减少招致的处罚。

光耦合器，传统的隔离器，将受到最大的惩罚。它们消耗高水平的功率，并将数据速率限制在1 Mbps以下。更高的功率效率和更高速度的光电耦合器可用，但施加更高的成本损失。

隔离用户及敏感电子部件是电机控制系统的重要考虑事项。安全隔离用于保护用户免受有害电压影响，功能隔离则专门用来保护设备和器件。电机控制系统可能包含各种各样的隔离器件，例如：驱动电路中的隔离式栅极驱动器；检测电路中的隔离式ADC、放大器和传感器；以及通信电路中的隔离式SPI、RS-485、标准数字隔离器。无论是出于安全原因，还是为了优化性能，都要求精心选择这些器件。

虽然隔离是很重要的系统考虑，但它也存在缺点：会提高功耗，跨过隔离栅传输数据会产生延迟，而且会增加系统成本。系统设计师传统上求助于光隔离方案，多年来，它是系统隔离的当然选择。最近十年来，基于磁性(变压器传输)方法的数字隔离器提供了一种可行且在很多时候更优越的替代方案；从系统角度考虑，它还具备系统设计师可能尚未认识到的优点。

在激增的高质量传感器、可靠连接和数据分析的共同推动下，工业效率迈上了新的台阶，而不断提高这些智能节点的自动化和移动化程度也能带来好处。在这些情况下，对传感器节点进行精密运动捕捉和位置跟踪成为事关应用成败的核心。这样，智能农场就可以基于丰富的地理位置、传感器内容以及分析学习结果来联合利用自动化地面车辆和航空器更加有效地指导地面作业。智能手术室将经典的导引技术带到手术台上，供精密制导机械臂使用，其运用传感器融合技术来确保各种条件下的精准导引。在多个领域，基于运动的传感器成为移动应用的价值倍增器。

手机中普遍存在的消费类惯性传感器使人们对其精度普遍感到失望，因此，在推动运动物联网(IoMT)的概念方面，迄今都没有什么成效。然而，新型高性能工业传感器能支持精确的角度指向和精确的地理定位性能，同时还能达到必要的尺寸和成本效率要求，故而现在又做好了推动运动物联网发展的准备。

<strong>作者：Ramon Navarro</strong>

<strong>简介</strong>

本应用笔记说明用于从印刷电路板(PCB)移除引线框芯片级封装(LFCSP)的建议程序。LFCSP符合JEDEC MO-220和MO-229外形要求。本应用笔记是对AN-772应用笔记——“引线框芯片级封装(LFCSP)设计与制造指南”的补充。

<strong>封装描述</strong>

LFCSP是一种基于引线框的塑封封装，其尺寸接近芯片的大小，因而被称为“芯片级”(参见图1)。 封装内部的互连通常是由线焊实现。