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  • 你了解首款无线电池管理系统(无线BMS)吗?

    你了解首款无线电池管理系统(无线BMS)吗?

    随着社会的快速发展,我们的电池管理系统也在快速发展,那么你知道电池管理系统的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。 Analog Devices, Inc. (Nasdaq: ADI) 宣布推出业内首款无线电池管理系统(无线BMS),使汽车制造商能够更加灵活地将电动汽车平台扩展至多种车型实现量产。作为首款用于量产电动汽车的无线电池管理系统,无线BMS将在通用汽车搭载UlTIum电池平台的量产车辆中首度亮相。 电池管理系统对于电动汽车来说是重要的一个系统,关乎电池的安全,电动汽车电池管理系统(BMS)是用来连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,根据电池管理系统的主要作用来说,电池管理系统的主要功能包括,对于电池一些参数进行实时的监控,同时可以通过这样的管理系统对于电池的充放电进行控制等,简单的来说 ADI公司的无线BMS免去了使用传统线束的必要,节省了高达90%的线束和高达15%的电池组体积,提高了设计灵活性和可制造性,同时不会影响电池使用寿命内的里程数和精度。 通过电池管理系统的作用可以看得出,电池管理系统对于电池来说相当于电池的中枢神经,用来调整和控制电池内部的电压,根据系统的结构类型来达到优化蓄电池组效能的,同时,防止发生单体电池的过充电、过放电、超温、过电流等。 ADI公司的无线BMS将电源、电池管理、射频通信和系统功能等所有集成电路、硬件和软件整合在单个系统级产品内,通过采用ADI公司经过验证的业内领先BMS电池电芯测量技术,支持ASIL-D安全性和模块级安全性。通过提高车辆使用寿命期间的精度,无线BMS系统可最大化单个电芯的能量利用率,从而实现优异的车辆续航里程,并支持安全且可持续的无钴电池化学材料,如磷酸铁锂(LFP)。 根据从大多数电动汽车动力电池的充放电特性来说,动力电池的充放电对动力电池结构与内部的相关正负极材料是不同的,那么也就是意味着电池在工作的时候,内部的电池情况也是与之不一样。 ADI公司汽车事业部副总裁Patrick Morgan表示:“电池组从有线连接到无线连接的转变使汽车制造商能够将电动汽车平台扩展至多种车型,以满足消费者不断发展的需求。我们的无线BMS解决方案不仅可以简化制造流程,还可以根据无线数据构建新系统,从而加快整个行业向可持续未来的迈进。我们非常荣幸能够与通用汽车一起将这一突破性的系统创新推向市场。” 通过结构构造,动力电池的管理系统在整个电池组工作的过程发挥着调整的作用,这一点就相当于电能的ECU处理器一样。 附加的系统功能使电池能够测量和报告其自身性能,提升早期故障检测,并优化电池组装配。从电池组装到仓储和运输,再到安装、维护和梯次利用,在整个电池寿命周期中均可实现远程数据监测。 本文只能带领大家对电池管理系统有了初步的了解,对大家入门会有一定的帮助,同时需要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。

    时间:2020-11-14 关键词: 电池管理 电动车 adi

  • 论尾款人的自我修养,今年双11咱只选“A”

    今年的双十一比以往来的更早一些 咱们也从剁手党变成了尾款人 在各大商家“ 糖衣炮弹”的轰炸下 各位尾款人还能做出正确且合适的选择嘛? 最近,咱们工程师购买元器件也遇到了一样的难题,各大电子商城琳琅满目的器件,五花八门的要求,实在让人挑花眼 没办法,只能求助前辈 入手电路设计的 最优选择 ! 前辈,最近在做电化学测量,但是市面上的方案都是离散设计不仅功耗高,面积也大,您有啥方案给推荐一下呗~ 嗯,目前测量方案主要考虑小体积、高节能和低成本,这方面的话推荐你选“A”就对了~ “A” 之选 来自 ADI("A")的 ADuCM355 是一款片内系统,可控制和测量电化学传感器和生物传感器,基于Arm®Cortex™-M3处理器的超低功耗混合信号微控制器,还具有电流、电压和阻抗测量功能...... 随着客户对电力线监控应用的要求愈发严苛 系统设计的复杂程度也越来越高 于是...... 前辈,有没有什么数据采集系统可以简化电力线监控应用的系统设计呀,自带校准和高级诊断功能最好啦~ 那必须要高性能、灵活、低成本啊!这简单,选“A”就对了 “A” 之选 来自 ADI("A")的 AD7606B 是一款 16 位同步采样模拟-数字数据采集系统 (DAS),具有 8 个通道,每个通道包含模拟输入钳位保护、可编程增益放大器 (PGA)、低通滤波器、16 位逐次逼近寄存器 (SAR) 和模数转换器 (ADC)。AD7606B 还包含灵活的数字滤波器、低漂移、2.5 V 精密基准电压源和基准电压缓冲器,用于驱动 ADC 以及灵活的并行和串行接口...... ANC功能由于其实用性 正在变为TWS耳机的标配 那么如何在小巧的耳机内加入优异的降噪功能 .. ... . 前辈,我这降噪模块功耗太高,降噪效果也不太好,最近打算换一款,有没有比较好用的给推荐呀? 现在都流行主动降噪了哦,而且降噪之后的补偿处理也是很重要的,这个领域的话,我推荐你选“A”就对了~ “A” 之选 来自 ADI("A")的 ADAU1787 是一款具有四个输入和两个输出的编解码器,其中整合了两个数字信号处理器 (DSP)。从模拟输入到 DSP 内核再到模拟输出的路径已针对低延迟进行优化,适用于噪声消除耳机...... ‍‍‍‍‍ 电源是一切电子设备的心脏 那要如何才能选到最优最合适的电源模块呢? 前辈前辈,电源模块空间有限,但是又要解决散热问题更要依赖繁琐的EMI缓解技术,我该怎么办呀~ 小尺寸、低噪声、高功率,还要高效降温的电源模块?简单,选“A”就对了 “A” 之选 来自 ADI("A") 的LTM4700  是一款双通道 50A 或单通道 100A 降压型μModule  (电源模块) DC/DC 稳压器,其具有通过 PMBus (一种基于 I2C 的开放标准数字接口协议) 实现的远程可配置性及电源管理参数的遥测监察功能..... --------------------------------------- 各位小伙伴记住了吗? 在模拟世界 选“A”就对了~ ADI在模拟和数字信号领域中已经发展了数十年。在这几十年间不断推动技术的创新和进步,不断提高相关领域的各类产品性能,持续为各领域客户提供模拟器件 “A”之选! 点击“阅读原文”,查看更多 “A”之选! 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-13 关键词: 元器件 adi

  • ADI荣获光迅科技“Best Support Award”奖,联合创新共同推进光模块产品研发

    近日,国内5G光器件龙头企业光迅科技授予ADI “最佳支持奖(Best Support Award)”,以表彰ADI公司对于光迅科技一贯的高质量支持。ADI作为光迅科技最大的模拟供应商之一,双方的合作已经超过15年,在有源和无源光模块及光子系统产品都有深入合作。 光迅科技采购中心副总经理刘娅琴(右三)、采购中心商务部经理张志刚(左二)、采购中心商务部采购王群娟(右二)代表光迅科技授予ADI “Best Support Award”奖项 光迅科技总部位于武汉,是今年上半年新冠肺炎疫情的主战场。因为武汉的封城,整个公司的生产以及研发处于完全暂停状态。ADI作为光迅科技最大的模拟产品供应商之一,在复工复产之前就做好充分的准备工作。在3月初,经过政府批准后,光迅逐步开始恢复生产,ADI在交付环节给予全力支持。 与此同时,疫情期间虽然无法进行现场支持,ADI整个销售、技术支持及应用工程团队与客户保持密切沟通、积极响应,保障客户针对数据中心以及无线接入等光模块新产品的研发设计需求,并帮助光迅科技完成首款满足中国移动标准具有调幅功能的5G前传光模块设计,并在今年9月的中国国际光电博览会成功发布。 ADI与光迅科技一直保持着联合创新,去年双方曾在OFC展共同签署商务合作备忘录并发布新一代可插拔OTDR(光时域反射仪)引擎。依托 ADI 顶尖的模拟芯片设计创新能力,结合光迅科技独特技术和算法,新一代可插拔 OTDR 产品将可监测光纤距离拓展到150km,监测能力大大超越了当前已发布各类小尺寸产品,同时得益于关键技术指标大幅提升,该类小尺寸 OTDR 产品应用范围将会得到极大扩展。 今年以来,ADI继续协助光迅在CIOE发布业界领先的具有OTDR功能的SFP封装产品,不仅展现了光迅科技深厚的光电子技术积淀,更体现了光迅科技长期注重与全球顶级合作伙伴进行前瞻技术的深度联合开发,以战略合作等多种方式共同营造良性行业生态,实现多方共赢的良好愿景。ADI 作为全球领先的高性能模拟技术公司,也致力于帮助客户解决最棘手的设计难题,在新一代的光网络市场搭建现实和数字间的桥梁。 光迅科技与ADI在各自行业都占据领先优势,具备多年发展下来的深厚技术沉淀,双方有着相同的发展理念,即追求卓越与创新。未来,双方将继续在下一代数据中心光模块产品以及5G接入和传输光模块产品展开深入合作。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-11-13 关键词: 光模块 adi

  • ADI公司AD7380系列SAR ADC的片内过采样

    ADI公司AD7380系列SAR ADC的片内过采样

    简介 本应用笔记讨论逐次逼近寄存器(SAR)型模数转换器(ADC)中的片内过采样。常见过采样技术有两种:正常平均和滚动平均。这些技术是在AD7380/AD7381及其高吞吐速率SAR ADC系列中执行的,因此平均转换数据可以直接获得,数字控制器的负担得以减轻,这在数据采集系统中是一个优势。 在精密数据采集系统中,信噪比(SNR)和有效位数(ENOB)越高,系统在有宽带噪声的情况下测量信号的性能就越好。 噪声会降低系统性能。降低噪声的方法包括:用分辨率更高的ADC(例如Σ-Δ ADC或SAR ADC)替换该系统,或者进行过采样并使用数字滤波技术。 过采样技术在Σ-Δ ADC架构设计中有很长的历史。Σ-Δ ADC由Σ调制器和随后的数字信号算法模块(或数字滤波器)构成。Σ调制器可以小至一位量化器,用以采集成千上万的样本,然后对这些样本进行抽取以实现高分辨率转换结果。参与平均的样本越多,可获得的分辨率越高,因而转换结果越接近于采样值。常见的Σ-Δ应用有温度监视和电子秤测量系统。 Σ-Δ ADC架构依赖于以比目标带宽高得多的速率对较小电荷进行采样。它采集的样本更多,但每次获取的电荷更小。典型Σ-Δ ADC的过采样范围介于目标信号的32倍至1000倍之间。过采样与噪声整形(调制方案)相结合的结果将带内噪声移到目标带宽之外。移至更高带宽的噪声随后通过数字滤波滤除。结果是目标带宽中的噪声更低且分辨率更高。Σ-Δ ADC的每次转换结果都是较小但更频繁的采样事件所产生的。 SAR ADC利用逐次逼近来确定结果。SAR ADC通过逐步方法来确定数字表示的每个比特在单个采样瞬间是什么。SAR采样电荷再分配电容和数模转换器(DAC)阵列。采样数据与每个二进制加权电容阵列进行比较。二进制加权电容的总数决定了SAR ADC的位数或分辨率。转换过程由高速内部时钟和容性DAC阵列控制,能够快速转换变化的信号。SAR ADC用于需要宽带宽的数据采集系统。 SAR ADC通常转换单个时刻,以提供与特定时刻有关的数字答案。过采样的使用随着更快速SAR转换器的出现而增加,目的是提高关键目标带宽的分辨率。在当今使用过采样技术的SAR ADC中,该技术常常是通过微控制器或现场可编程门阵列(FPGA)上的后处理执行的。ADI公司则在其SAR ADC系列中内置了过采样特性。这种过采样特性能够提高噪声性能,简化接口要求,并允许用户直接使用,而无需对FPGA或微控制器进行设计并执行需要消耗大量资源的均值计算。过采样特性还能在可管理的数据速率下尽可能提高数据处理性能。 表1.ADI公司双通道、同步采样SAR ADC系列 过采样 在模数转换期间,模拟信号由ADC数字化。与非过采样解决方案相比,过采样通过对模拟信号进行采样,并以远高于所需速率的方式对该信号进行数字转换来提高数字化信号的有效分辨率。过采样允许用户在更宽的带宽内对转换器噪声进行平均,从而消除噪声。对于不相关、宽带(白)和零(0)均值的噪声,当平均和/或滤波到特定带宽时,每2倍过采样,噪声就会降低√2倍或3 dB。其他频谱内容(例如相关噪声或谐波)不会因平均而降低。图1显示了一个ADC的噪声水平(深灰色),噪声来源有多个,包括量化噪声、热噪声和外部噪声(例如驱动器、时钟和基准电压源),分布在奈奎斯特带宽上。 图1.平均滤波后的噪声 根据奈奎斯特理论(fSAMPLING ≥ (2 × fIN)),为了准确重构信号,必须以至少两倍于目标最大频率的速率对输入信号进行采样。为使过采样发生,也要遵循同样的标准。过采样会降低信号的噪声,导致系统SNR增加,从而分辨率得以提高(假设没有明显的失真成分)。 过采样是一种数字信号处理技术,采集样本后取其平均值。数据样本平均类似低通滤波器。 ADI公司的AD7380系列是同步采样SAR ADC系列,能够进行片内过采样。该SAR ADC系列可以执行两种过采样技术:正常平均和滚动平均。 正常平均过采样 在正常平均过采样中,平均算法实现为简单平均:将M个样本加在一起,然后将所得的和除以M。在这种方法中,对每个平均结果都会采集一个新的M样本集。 表2给出了算法工作原理的一般表示。在此示例中,数据有12个样本。当M = 2时,参与平均的样本数为2,每两个样本产生一个新的输出,因此速率为有效采样速率的一半。结果为样本1和样本2、样本3和样本4的平均值,依此类推。 表2.正常平均示例 类似地,应用平均系数M = 4时,对第一组四个样本进行平均,然后对下一组四个样本(样本5至样本8)进行平均。简化的正常平均公式为: 其中: 左侧为M个样本的平均值。 M为参与平均的样本数。 Si为第n个采样值。 在AD7380 SAR ADC系列中,正常平均过采样是在芯片内实现,最多可以收集32个平均样本。只要使能此技术,AD7380就会自动采集M个转换样本,然后输出平均转换结果。转换结果是否可获得取决于所采集的M个样本,后者由AD7380系列的CONFIGURATION1寄存器中OSR位的过采样率设置。当M个样本转换完成时,可读取结果。 图2显示了AD7380如何执行该算法。此示例假定M = 8,即过采样率(OSR)为8,因此要收集八个样本并进行平均。当内部启动转换时,AD7380执行一系列转换和采集过程,直到完成所需的样本数(M)。然后,对捕获的数据执行平均处理。此过程会引入一定的处理延迟,如图2所示。平均结果在T1处获得,并通过SDOx引脚输出。此刻,新的平均操作开始,导致发生新的转换突发事件,以再采集M个样本。图2显示,应用此技术会降低采样系统的有效ODR。ODR降幅与样本数(M)或OSR增幅成反比。对于要求更优性能但可接受较慢ODR的应用,建议使用正常平均过采样方法。 图2.正常平均过采样操作 滚动平均过采样 滚动平均过采样技术使用缓冲区来存储样本以执行平均过程。滚动平均算法选择缓冲区中存储的最新M个样本,然后将所得之和除以M。在数字设计中,缓冲区需要额外的空间来创建额外的存储区。在滚动平均过采样技术中,小型ADC的缓冲存储容量有限,采用先进先出(FIFO)算法。当缓冲区已满且有新的样本可用时,缓冲区中最早的数据会被丢弃,如图3所示。使用前面的示例采样数据,前八个采样结果填充FIFO缓冲区(S1至S8)。当出现新的样本数据(S9)时,S1从缓冲区中移出,S9插入缓冲区中。此过程随着新样本存储在缓冲区中而重复执行。 如前所述,滚动平均过采样技术将最新的M个样本相加,并将总和除以M来计算平均值。在图3所示的例子中,M = 4,该算法将FIFO缓冲区中的四个样本B1至B4(这是最新的四个样本)相加,然后除以4。在下一次平均期间,相同的FIFO缓冲位置参与平均,但这些缓冲区中的内容会改变。在M = 8的情况下,FIFO缓冲区中的所有样本都包含在求和运算中,然后除以8。 要使能AD7380系列中的滚动平均过采样,须将OS_MODE位设置为逻辑1,并且CONFIGURATION1寄存器的OSR位须为一个有效的非零值,以在FIFO缓冲区中存储最多8个样本。转换发生后,FIFO缓冲区将立即更新。使能滚动平均过采样后,其算法会从FIFO缓冲区中收集最新的M个样本,再除以M,其中M为OSR。然后,平均结果通过AD7380的SDOx引脚输出。 图4显示,只要缓冲区中有所需数量的样本(此例中M = 8),随后的转换周期就会提供过采样结果。因此,输出数据速率(ODR)会更快,哪怕M(样本数)增加。滚动平均过采样技术在需要高ODR和高性能的应用中很有用。这项技术可实现的性能提升受可用缓冲存储空间的限制。简化的滚动平均公式为: 其中: 左侧为M个样本的平均值。 M为参与平均的样本数。 Bi为特定缓冲位置的样本。 图3.滚动平均过采样缓冲区示例 图4.滚动平均过采样操作 过采样的优势 改善噪声 利用过采样,ADC可以实现更高的动态范围。过采样的工作原理是假设噪声源不相关且均值为零,这是因为样本将白噪声视为频谱中均匀分布的噪声,或者将以相邻代码为中心的高斯噪声分布视为可通过平均来降低的信号。 图5是使用AD7380所生成的快速傅立叶变换(FFT)曲线示例,分两种情况:无过采样和应用滚动平均过采样,OSR = 8。 图5.利用AD7380改善噪声 可以看到,本底噪声有显著改善,这与SNR的增加是一致的(参见图6)。在此例中,在使能正常平均过采样和滚动平均过采样的情况下,SNR分别提高到96 dB和95 dB。 图6.AD7380 SNR与过采样率的关系 要评估应用过采样技术所获得的SNR改善情况,请使用以下公式: 其中: N为ADC分辨率。 fs为采样频率。 BW为目标带宽。 10log(fS/(2 × BW))为过程增益。 fS/(2 × BW)为采样比或奈奎斯特比率。 请注意,其中包括了处理增益,以考虑在2 × BW之外采样的额外过采样过程。在下式中,将采样频率提高k倍(其中k是参与平均的样本数或过采样率),会导致SNR提高。 过采样 = k × (fS/(2 × BW)) 理想情况下,k的值加倍会使SNR提高3 dB。 表3和表4详细说明了在不同的过采样率下,典型的正常和滚动平均过采样对SNR的影响。随着过采样率的增加,SNR也会提高。 表3.AD7380正常平均过采样的典型SNR性能 表4.AD7380滚动平均过采样的典型SNR性能 两种平均技术在AD7380系列产品中均可使用。每种技术有其适合的一系列应用。不过,每种技术有其自己的特点,具体应用必须考虑这些特点。正常平均过采样技术有如下特点: · 性能更优,因为此技术对额外数据进行采样以求平均。 · ODR较慢,因为样本数或OSR增加,使得应用可以使用较低的SCLK频率,从而降低总成本。 · 信号带宽明显小于转换速率(参见图7)。请注意,带宽限制类似于一个有效低通滤波器。 图7.SNR与输入频率的关系,过采样频率响应 滚动平均过采样技术有如下特点: · 采样速率可以变化,由应用通过引脚进行控制。 · 最高4 MSPS的快速采样速率。 · 由于缓冲区限制,参与平均的样本数以8为限。 · 信号带宽更宽(参见图7)。 分辨率更高(N) 如前所述,两种过采样技术均能显著改善性能。使用以下公式,SNR受限于ADC的N分辨率。 使用下式计算N: 给定理想16位ADC,计算SNR,可获得的最大SNR为98 dB。 SNR的最大改善幅度受ADC位数的限制,如图6所示,当过采样率大于8时,SNR性能几乎没有提高。要获得过采样的好处,必须提高N分辨率,这就是AD7380分辨率提升特性的重要意义。 提升分辨率 即使有限制,AD7380系列也可以通过过采样有效提高分辨率,从而扩展可实现的SNR。要使能片内提升分辨率特性,须写入CONFIGRATION1寄存器的RES位(位2)。 要了解过采样如何提高SNR,请使用前面的公式计算17位ADC的SNR。结果是SNR为104.1 dB。 将此值代入SNR公式可得出将分辨率提高1位所需的过采样系数k。 为了将分辨率提高1位,ADC过采样率必须至少为4。下式为提高分辨率所需的过采样系数计算公式: 过采样 = 4x × (fS/(2 × BW)) 其中x为额外分辨率。表5总结了不同过采样率下的分辨率提高情况。 表5.不同过采样率下的分辨率提高情况 图8显示了使能分辨率提升特性时AD7380的SNR性能。实现的SNR性能超过100 dB。额外的2位分辨率提升改善了量化噪声,导致SNR提高。分辨率提升是一种提高系统动态范围而无需增加2位分辨率的成本的方法。此特性的缺点在于,串行端口接口(SPI) SCLK需要提供额外的2个时钟周期来输出平均转换结果。 图8.使能AD7380分辨率提升特性后SNR与过采样率的关系 应用示例 电机控制应用利用光学编码器来准确测量位置。例如,编码器的正弦和余弦输出进行插值,并且必须同时捕获。对于此类应用,建议使用同步采样SAR ADC,例如高吞吐速率AD7380。角位置θ由捕获的正弦和余弦信号的反正切值获得。当这些信号是理想信号时,结果是准确的。在实际应用中,这些信号会受到噪声的影响,导致读数错误。这些偏差会导致编码器的角位置出现误差。 需要高编码器精度的一个例子是当电机以较低速度运行时,即电机开始减速,然后到达目标位置的情况。使用AD7380的片内过采样技术可对正弦和余弦信号进行数字滤波,从而实现高动态范围。增强的正弦和余弦转换导致角位置精度更高,这在很多应用中是必需的,例如将微型元器件安装到印刷电路板(PCB)的取放机器,或工业机械中用于运输和移动载荷到特定位置的机械臂。 结论 过采样是一种数据处理技术,可使ADC提供准确转换结果。SAR ADC过去在通过微控制器、DSP或FPGA进行的后处理中使用了这种技术。ADI公司的高速SAR ADC系列,例如AD7380,已将此功能集成到两种片内过采样技术中,即正常平均和滚动平均。通过SDOx引脚可以直接而快速地获得平均转换结果,成效显著,并立即体现在ADC参数中,例如SNR和全动态范围。 正常平均过采样技术适合于要求更高性能且能接受较低时钟速度和输出数据速率的应用。滚动平均过采样技术适合于需要速度和性能的应用。 增加分辨率可进一步提高过采样性能。请注意,结合所讨论的两种过采样技术,利用AD7380系列的分辨率提升特性可以直接添加额外的2位分辨率。AD7380系列是高速SAR ADC,可减轻微控制器上SPI的负担,使其可进行额外的数据处理。AD7380系列器件高度可靠,可提高ADC转换精度。

    时间:2020-11-11 关键词: 过采样 ad7380 adi

  • ADI公司发布通过UL 217测试和验证的烟雾探测器参考设计和算法

    ADI公司发布通过UL 217测试和验证的烟雾探测器参考设计和算法

    中国,北京 – Analog Devices, Inc. (ADI)今日发布有助于快速实现小尺寸、低功耗烟雾探测器原型设计的参考设计和算法,能使烟雾探测器以更低的成本更快推向市场。新发布的CN0537可降低设计风险,并已经过测试和验证,符合UL 217烟雾报警器标准(第8版)。该参考设计采用ADI的ADPD188BI高性能光学传感器内核,并配合使用精密烟雾腔,以减少误报。 · 如需下载电路笔记,购买算法、UL-217认证的数据集,以及源代码和参考平台硬件,可在官网获得 · 了解有关ADI公司的烟雾探测解决方案的更多信息 · 通过在线技术支持社区EngineerZone™可联系工程师和ADI产品专家 CN0537参考设计的主要特点: · 通过UL 217(第8版)测试和验证的烟雾与火灾探测算法 · 用于算法开发的数据包,包括通过UL-217认证设备获取的超过1,000个烟雾数据集 · 提供数据预处理、初始化、校准和环境补偿源代码的软件 · 采用Arduino外形尺寸的烟雾探测器参考设计,用于快速原型设计和开发 · 低功耗硬件设计和计算复杂度较低的算法,帮助延长电池寿命,缩减电池尺寸和成本 报价与供货

    时间:2020-11-10 关键词: 算法 烟雾探测器 adi

  • 使用超级电容储能:多大才足够大?

    使用超级电容储能:多大才足够大?

    问题:为备用电源系统选择超级电容时,可以采用简单的能源计算方法吗? 答案:简单的电能计算方法可能达不到要求,除非您将影响超级电容整个生命周期的储能性能的所有因素都考虑进去。 简介 在电源备份或保持系统中,储能媒介可能占总物料成本(BOM)的绝大部分,且占据大部分空间。优化解决方案的关键在于仔细选择元件,以达到所需的保持时间,但又不过度设计系统。也就是说,必须计算在应用使用寿命内满足保持/备份时间要求所需的储能量,而不过度储能。 本文介绍考虑超级电容在其使用寿命期间的变化,在给定保持时间和功率下选择超级电容和备用控制器的策略。 静电双层电容(EDLC)或超级电容(supercaps)都是有效的储能设备,可以弥补更大更重的电池系统和大容量电容之间的功能差距。相比可充电电池,超级电容能够承受更快速地充放电周期。因此在电能相对较低的备用电源系统、短时充电系统、缓冲峰值负载电流系统和能量回收系统中,超级电容用于短期储能比电池更好(参考表1)。在现有的电池-超级电容混合系统中,超级电容的高电流和短时电源功能是对电池的长持续时间、紧凑储能功能的有效补充。 表1.EDLC和锂离子电池之间的比较 *为了保持合理的使用寿命 需注意,超级电容承受高温和高电池电压会缩短超级电容的使用寿命。必须确保电池电压不超过温度和电压额定值,在需要堆叠超级电容,或者输入电压无法获得有效调节的应用中,这些参数符合工作规格要求(参见图1)。 图1.过度简单的设计导致超级电容充电方案存在风险的示例 使用分立式组件很难构建出可靠又高效的解决方案。相比之下,集成式超级电容充电器/备用控制器解决方案易于使用,且一般提供以下大部分或全部功能: ► 无论输入电压如何变化,都能稳定调节电池电压 ► 各个堆叠电池可实现电压平衡,确保无论电池之间是否失配,都在所有运行条件下提供匹配的电压 ► 电池电压保持低传导损耗和低压差,确保系统能从给定的超级电容获取最大电量 ► 浪涌限流,支持带电插入电路板 ► 与主机控制器通信 选择合适的集成式解决方案 ADI公司提供一系列集成式解决方案,均采用所有必需的电路,通过单个IC提供备用系统的所有基本功能。表2总结了一些ADI公司超级电容充电器的功能。 对于采用3.3 V或5 V供电轨的应用,可以考虑: ► LTC3110:2 A双向降压-升压型DC-DC稳压器和充电器/平衡器 ► LTC4041:2.5 A超级电容备份电源管理器 对于采用12 V或24 V供电轨的应用,或者如果需要高于10 W的备用电源,可以考虑: ► LTC3350:大电流超级电容后备控制器和系统监视器 ► LTC3351:可热插拔的超级电容充电器、后备控制器和系统监视器 如果您的系统需要使用主降压稳压器来调节3.3 V或5 V供电轨,使用内置升压转换器来备份,使用单个超级电容或其他能源进行临时备份或断电应急操作,您应该考虑: ► LTC3355:20 V、1 A降压型DC-DC系统,带集成式超级电容充电器和后备稳压器 ADI公司还提供许多其他恒流/恒压(CC/CV)解决方案,可用于为单个超级电容、电解电容、锂离子电池或NiMH电池充电。有关超级电容解决方案的更多信息,请访问analog.com。 有关其他解决方案的更多信息,请联系当地FAE或地区支持团队。 计算保持或备份时间 在设计超级电容储能解决方案时,多大才足够大?为了限定讨论分析的范围,我们将重点探讨高端消费电子产品、便携式工业设备、电能计量和军事应用中使用的经典保持/备份应用。 表2.集成式超级电容充电器解决方案的功能概览 *可以配置用于四个以上电容 这项设计任务就相当于一位徒步旅行者确定进行一天徒步旅行需要带多少水。带少量水上山一开始肯定很轻松,但他可能过早地将水喝完,尤其是在艰难的徒步行程中。而携带一大瓶水的话,徒步旅行者需要背负额外的重量,但可以在整个旅程中可以保持充足饮水。此外,徒步旅行者还需要考虑天气状况:天热时多带水,天冷时少带水。 选择超级电容与此非常类似;保持时间和负载与环境温度一样,都非常重要。此外,还必须考虑标称电容的使用寿命退化,以及超级电容本身的ESR。一般而言,超级电容的寿命终止(EOL)参数定义为: ► 额定(初始)电容降低到标称电容的70%。 ► ESR达到了额定初始值的两倍。 这两个参数在以下计算中非常重要。 要确定电源组件的大小,需要先了解保持/备份负载规格。例如,在电源故障的情况下,系统可能会禁用非关键负载,以便将电能传输给关键电路,例如那些将数据从易失性存储器保存到非易失性存储器的电路。 电源故障有多种形式,但备份/保持电源通常必须支持系统在持续故障时平稳关闭,或在出现短暂的电源故障时继续运行。 这两种情况下,都必须根据备份/保持期间需要支持的负载总量,以及必须支持这些负载的时间,来确定组件大小。 保持或备份系统所需的能量: 电容中储存的电能: 根据设计常识和经验,要求电容中存储的电能必须大于保持或备份所需的电能: 这可以粗略估算出电容的大小,但不足于确定真正可靠的系统所需的大小。必须确定关键细节,比如造成电能损失的各种原因,这些最终可能导致需要更大的电容。电能损失分为两类:因DC-DC转换器效率导致的损失,以及电容本身导致的损失。 如果在保持或备份期间,由超级电容为负载供电,还必须知道DC-DC转换器的效率。效率取决于占空比(线路和负载)条件,可以从控制器数据手册获取。表2中器件的峰值效率为85%到95%,在保持或备份期间随负载电流和占空比不同而变化。 超级电容电能损失量相当于我们无法从超级电容中提取的电能量。这种损耗由DC-DC转换器的最小输入工作电压决定,取决于DC-DC转换器的拓扑,称为压差。这是在比较集成式解决方案时需要考虑的一个重要参数。 采用前面的电容电能计算方法,减去低于VDropout时无法获取的电能,可以得到: 那么,VCapacitor呢?很显然,将VCapacitor设置为接近其最大额定值会增加存储的电能,但这种策略存在严重的缺陷。通常,超级电容的绝对最大额定电压为2.7 V,但典型值为2.5 V或低于2.5 V。这是考虑到应用的使用寿命,以及额定的工作环境温度(参见图2)。在较高的环境温度下使用较高的VCapacitor,会降低超级电容的使用寿命。对于需要很长的使用寿命或在相对较高的环境温度下运行的稳健应用,建议使用较低的VCapacitor。各超级电容供应商通常根据嵌位电压和温度来提供估计使用寿命的特性曲线。 图2.使用寿命与嵌位电压的关系图(以温度作为关键参数) 最大功率传输定理 必须考虑的第三个影响因素不是特别明显:最大功率传输定理。为了从具有等效串联电阻的超级电容源获得最大外部功率(参见图3),负载电阻必须等于源电阻。本文交替使用耗尽、备份或负载几种表述,在这里它们都表示相同的意思。 图3.从具有串联电阻的电容堆栈供电 如果我们将图3中的示意图作为戴维南等效电路,可以使用以下公式,轻松计算出负载的功耗: 为了计算最大的功率传输,我们可以对前一个公式求导,求出它为零时的条件。RSTK = RLOAD时就是这种情况。 让RSTK = RLOAD,可以得出: 这也可以直观地理解。也就是说,如果负载电阻大于源电阻,由于总电路电阻增大,负载功率会降低。同样,如果负载电阻低于源电阻,则由于总电阻降低,大部分功耗在电容源内;类似的,负载中消耗的功率也降低。因此,对于给定的电容电压和给定的堆栈电阻(超级电容的ESR),当源阻抗和负载阻抗匹配时,可传输功率最大。 图4.可用功率与堆栈电流的关系曲线 关于设计中的可用电能有一些提示说明。由于堆叠式超级电容的ESR固定不变,所以在备份操作期间唯一变化的值就是堆栈电压,当然也包括堆栈电流。 为了满足备份负载的要求,随着堆栈电压降低,支持负载所需的电流增加。遗憾的是,电流增加到超过定义的最佳水平时,会增加超级电容的ESR损失,从而导致可用备份功率降低。如果这种情况发生在DC-DC转换器达到其最低输入电压之前,则会转化为额外的可用电能损失。 图5.此图显示某些输出功率所需最小VIN的推导过程 图5显示可用功率与VSTK的函数关系图,假设最优电阻与负载匹配,备用功率为25 W。此图也可以视为无单位时基:当超级电容满足所需的25 W备份功率时,超级电容向负载放电,堆栈电压随之降低。在3 V时,存在一个拐点,此时负载电流高于最优水平,导致负载的可用备用功率降低。这是系统的最大输出功率点,就在这个点,超级电容的ESR损失增加。在这个示例中,3 V明显高于DC-DC转换器的压差,所以不可用电能完全由超级电容引起,导致调节器未得到充分利用。理想情况下,超级电容达到压差,使得系统供电能力达到最高。 使用之前的PBACKUP方程,我们可以求解VSTK(MIN)同样,我们也可以考虑升压转换器的效率,并将其加到这个公式中: 升压运算: 使用这个下限值VSTK(MIN),我们可以从最大和最小电池电压中得出电容利用率αB: 在确定备份时间时,不仅超级电容的电容值至关重要,电容的ESR也同样重要。超级电容的ESR决定了有多少堆栈电压可用于备份负载,也就是利用率。 由于从输入电压、输出电流和占空比方面来看,备份过程是一个动态过程,所以计算所需堆栈电容的完整公式不会像前面的版本那么简单。可以看出,最终公式为: 其中η = DC-DC转换器的效率。 超级电容备份系统设计方法 根据前面介绍的概念和计算说明,超级电容备份系统设计方法总结如下: ► 确定PBackup和tBackup的备份要求。 ► 针对所需的电容使用寿命确定最大电池电压VSTK(MAX)。 ► 选择堆叠电容数量(n)。 ► 为超级电容选择所需的利用率αB(例如,80%到90%)。 ► 求解得出电容CSC: ► 找到具有足够CSC的超级电容,并检验是否满足最低RSC公式: 图6.采用25 F电容的36 W、4秒保持时间系统和LTC3350/LTC3351的计算结果 图7.采用45 F电容系统和LTC3350/ LTC3351的计算结果 如果没有合适的电容,可以选择更高的电容、更高的电池电压、更多的堆叠电容或更低的利用率进行迭代。 考虑超级电容的寿命终止因素 对于必须达到一定使用寿命的系统,使用前面所述方法并考虑EOL值时必须进行相应更改,一般采用70% CNOM、200% ESRNOM。这使计算变得复杂,但是大部分ADI超级电容管理器都可以使用产品页面上现有的电子表格工具进行计算。 我们以LTC3350为例来使用简化方法: ► 所需的备用功率为36 W,持续时间为4秒。 ► 为实现更长的使用寿命/支持更高的环境温度,将VCELL(MAX)设置为2.4 V。 ► 四个电容以串联方式堆叠在一起。 ► DC-DC效率(ŋ)为90%。 ► 使用最初推测的25 F电容,通过电子表格工具可得出结果,如图6所示。 基于最初推测的25 F电容,我们使用标称值得出了所需的4秒备份时间(具有25%的额外裕量)。但是,如果我们考虑ESR和电容的EOL值,我们的备份时间几乎缩短一半。若要使用电容的EOL值获得4秒备份时间,我们必须至少修改其中一个输入参数。由于它们大多是固定值,因此电容是最容易增加的参数。 ► 将电容增加至45 F,通过电子表格工具得出结果,如图7所示。 使用45 F时,由于标称值提供了长达9秒的备份时间,增加的幅度似乎很大。但是,通过添加CAPEOL和ESREOL参数,并得出6.2 V最低堆栈电压之后,考虑EOL时的备份时间骤降一半。但是,这仍然满足我们需要4秒备份时间的要求,并且具有5%的额外裕量。 额外的超级电容管理器功能 LTC3350和LTC3351通过集成ADC提供额外的遥测功能。这些部件可以测量超级电容堆栈的系统电压、电流、电容和ESR。进行电容和ESR测量时,对在线系统的影响也极小。器件配置和测量通过I2C/SMBus进行通信。因此系统处理器能够在应用的生命周期内监控重要参数,确保可用的备份电源满足系统要求。 LTC3350和LTC3351能够实时测量超级电容堆栈的电容和ESR,使用新电容时可降低钳位电压,从而轻松满足备份要求。接收遥测数据的处理器可以进行编程,以实施上述计算。因此系统可实时计算满足备份时间所需的最小箝位电压,并考虑实时电容和ESR。该算法将进一步提高超级电容备份系统的使用寿命,如图2所示,在高温条件下,即使钳位电压稍微降低,也会显著延长超级电容的寿命。 最后,LTC3351具有热插拔控制器,用于提供保护功能。热插拔控制器使用背对背N通道MOSFET提供折返限流功能,可减少高可用性应用中的浪涌电流和短路保护。 结论 利用标称值下的电能传输基础知识,可以将计算满足备用规格所需的电容值转换为简单的计算所需功率,以及存储功率问题。遗憾的是,当您考虑最大功率传输、电容器的EOL电容和ESR的影响时,这种简单的方法无法满足要求。这些因素会极大地影响系统在整个寿命周期内的可用电能。利用ADI的集成超级电容解决方案和大量可用的备份时间计算工具,模拟工程师可以胸有成竹地设计和构建可靠的超级电容器备份/保持解决方案,不仅能够在应用的使用寿命内满足设计要求,而且对成本的影响极小。

    时间:2020-10-30 关键词: 电容 储能 adi

  • 京东卡大放送,了解ADI 5G测试技术,解锁藏宝图

    5G已融入人们日常生活的方方面面,工作、购物、游戏...无处不在。而测试测量作为5G技术的重要助力,大家知之多少呢? 其实,随着5G的发展,ADI已将如何实现更宽的频谱、更大的毫米波带宽等5G挑战作为技术研发重点,并通过业界最丰富的RF产品组合、具有最高性能的转换器和信号链来帮助合作伙伴迈进5G时代。经过不断的研究与探索,ADI在5G测试、测量等方面已有深厚的专业基础,并成功构建出高度集成的理想5G解决方案。 为了让工程师们更深入的了解5G测试技术,与ADI合作三十余年的技术分销商Excelpoint世健特意策划了趣味宝藏图游戏,展示ADI公司的5G测试尖端科技的同时,为大家带来惊喜福利~ 即刻点亮宝藏图,还有惊喜好礼相送哦!     速速开启寻宝之旅~   ADI是高性能模拟、混合信号和数字信号处理(DSP)集成电路(IC)设计、制造和营销方面世界领先的企业。旗下包含数据转换器、放大器和线性产品、射频(RF) IC、电源管理产品、基于微机电系统(MEMS)技术的传感器等多种产品类型,广泛应用于工业、汽车、通信和消费电子等领域。 随着5G的发展,ADI已将如何实现更宽的频谱、更大的毫米波带宽等5G挑战作为技术研发重点,并通过业界最丰富的RF产品组合、具有最高性能的转换器和信号链来帮助合作伙伴迈进5G时代。经过不断的研究与探索,ADI在5G测试、测量等方面已有深厚的专业基础,并成功构建出高度集成的理想5G解决方案。 为了让工程师们更深入的了解ADI 5G测试技术,ADI特意策划了趣味宝藏图游戏,展示5G测试尖端科技的同时,为大家带来惊喜福利~ 点亮宝藏图,还有惊喜好礼相送哦。即刻完成寻宝之旅~~      活动时间:2020年10月21日-12月6日        活动流程   第一步:扫描下方二维码,进入活动主页,提交个人信息 第二步:完成藏宝图。(藏宝图分为五个模块,每个模块均有ADI为大家提供的5G测试相关资料,查看资料后可解锁该模块)。 第三步:解锁5个模块后即可完成藏宝图,并获得抽奖资格,活动结束后系统将随机抽取150位幸运用户发放京东卡礼品。      惊喜不止于此        11月16日,还有“ADI测试与测量技术方案交流会”等你来参与哦~       主题:2020年ADI测试与测量技术方案交流会 时间:2020年11月16日,下午1:30-4:30 地点:上海新国际博览中心E5论坛区(E5.5400) 介绍:本次交流会,ADI将展示其水质监测、5G测试相关的顶级解决方案,也将为您带来多款ATE专用芯片讲解。参与交流会,即有机会赢取示波器一台。   点击文末 阅读原文 参与活动吧! ADI简介:ADI是高性能模拟、混合信号和数字信号处理(DSP)集成电路(IC)设计、制造和营销方面世界领先的企业。旗下包含数据转换器、放大器和线性产品、射频(RF) IC、电源管理产品、基于微机电系统(MEMS)技术的传感器等多种产品类型,广泛应用于工业、汽车、通信和消费电子等领域。 Excelpoint简介:Excelpoint世健是亚太区领先的电子元器件分销商。2019年,世健被美国权威杂志EPSNews评选进入“全球电子元器件分销商” 榜单,名列 第12位。世健与原厂一直紧密协作,专业的研发团队不断创造崭新的解决方案,与现场应用技术团队一起,共同帮助 客户提高成本效益,缩短产品上市时间。      免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-27 关键词: 测试测量 5G adi

  • 改善动态环路响应

    改善动态环路响应

    DC-DC转换器通过反馈控制系统,将不断变化的输入电压转换为(通常)固定的输出电压。反馈控制系统应尽量保持稳定,以避免出现振荡,或者发生最糟糕的情况:输出未经调节的输出电压。控制系统的速度应尽可能快,以响应动态变化(例如快速的输入电压变化或输出端的负载瞬态),并最大程度降低经调节的输出电压之间的压差。要表现控制环路的行为,可以使用典型的波特图来显示随频率变化的相移和环路增益。此控制环路可以使用模拟或数字技术实现。 图1.全桥应用中的ADP1055数字开关稳压器 有些数字电源提供控制环路优化,可以极快地对动态影像做出响应。图1显示带ADP1055控制器IC的电路示例,该电路已经受数字控制环路优化。数字控制器为设计人员提供诸多控制功能,有些甚至能在操作期间实施动态控制。图2显示可通过ADP1055评估软件控制的ADP1055的各种功能。 图2.数字电源使得设计人员能够通过图形用户界面,轻松管控电源参数 非线性增益/响应函数提供了一项与控制环路相关的极为有趣的设置选项,该设置通过滤波器按钮访问。非线性增益/响应支持对控制环路实施动态调节,例如,在负载瞬变之后。电源在经历很大的负载瞬变之后,其输出电压通常会高于或低于理想的整流电压值。在仅采用模拟器件的控制环路中,控制环路和电源功率级中的组件被用于最大程度降低电压在大部分可预期情况下的波动。动态可调节控制环路(例如ADI公司的ADP1055中的环路)的优势在于:可以立即调节环路的响应,以在差异甚大的各种情形下实施补偿。 图3.根据输出电压状态设置控制环路增益 图3显示控制此函数的界面。图中用蓝色表示输出电压在经历由高至低的负载瞬变后的典型行为。可以看出,稳压器输出端的电压响应通常会出现过冲。当输出电压超过某些阈值时,可以通过简单增加控制环路增益来最大程度降低过冲。 在图3的示例中,设置的标称输出电压为12 V。可调控制环路增益可以设置为多个值,具体由输出电压决定。例如,如果因为误差放大器的增益增加,使得电压升高至12.12 V以上,则可以在对应的下拉菜单中设置控制环路。还有三个其他的电压阈值高于12.12 V,可以使用独立的增益设置。注意,这些增益设置与在设计稳压环路时设置的极点和零完全无关。 通过可调、基于电压的增益设置可以查找更快响应电压过冲的控制环路设置,由此优化输出电压反馈控制的质量。注意,正常工作时,经优化的控制环路特性不会受到影响。可以使用数字控制器(例如ADI公司的ADP1055)在特定条件下(例如在经历负载瞬变之后)动态调节控制环路,但在使用传统的模拟控制环路时,则很难实施。

    时间:2020-10-26 关键词: 转换器 控制环路 adi

  • 如何建立基于MEMS的解决方案,以在状态监控期间实施振动检测

    如何建立基于MEMS的解决方案,以在状态监控期间实施振动检测

    对于使用电机、发电机和齿轮等的机械设备和技术系统,状态监控是当前的核心挑战之一。在最大限度降低生产停机风险这一方面,计划性维护的重要性日益凸显,不仅是在工业领域,在任何使用机械系统的地方均是如此。除此以外,本文还分析了机器的振动模式。齿轮箱导致的振动在频域体现为轴速的倍数。不同频率点的磨损、不平衡或松脱的部件等异常。我们通常使用基于MEMS(微机电系统)的加速度计来测量频率。与压电式传感器相比,它们具有更高的分辨率、出色的漂移特性和灵敏度,以及更高的信噪比(SNR),此外,还能检测几乎接近直流范围的极低频率振动。 本文介绍一种基于ADXL1002 MEMS加速度计的高线性、低噪声、宽带振动测量解决方案。这种解决方案可用于实施轴承分析或发动机监测,且适用于所有需要动态范围高达±50 g、频率响应范围为从直流至11 kHz的应用。 图1显示的是一个示例电路。来自ADXL1002的模拟输出信号通过2阶RC滤波器馈送至逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC) AD4000,将模拟信号转化为数字值,以进一步处理信号。 图1.ADXL1002的示例电路 ADXL1002是ADI公司一款高频率的单轴MEMS加速度计,提供远超过传感器谐振频率范围的输出信号通频带。采用此器件之后,也可以监测3 dB带宽以外的频率。为了实施这种监测,ADXL1002的输出放大器需要支持70 kHz小信号带宽。使用ADXL1002的输出放大器也可以直接驱动实现高达100 pF的容性负载。要实现高于100 pF的负载,需要使用不低于8 kΩ的串联电阻。 ADXL1002的输出端需要配备外部滤波器,以消除ADXL1002的输出放大器和其他内部噪声组件产生的混叠噪声,例如,耦合内部200 kHz时钟信号产生的噪声。因此,需要相应采用滤波器带宽。采用图1所示的尺寸(R1 = 16 kΩ,C1 = 300 pF,R2 = 32 kΩ,C2 = 300 pF)时,在200 kHz时会实现约84 dB衰减。此外,选择的ADC采样速率应该高于放大器的带宽(例如,32 kHz)。 对于ADC,选择ADXL1002的电源电压作为其基准电压源,这是因为输出放大器与电源电压成比率关系。在本例中,电源电压的容差和电压温度系数(一般连接至外部稳压器)介于加速度计和ADC之间,所以可以抵消与电源和基准电压相关的隐含误差。 频率响应 加速度计的频率响应是该系统最重要的特性,具体如图2所示。在频率高出约2 kHz至3 kHz时,增益增加。对于谐振频率(11 kHz),在输出电压下产生约12 dB(因子为4)的最大增益值。 图2.ADXL1002的频率响应 为了显示量程过冲(超量程),ADXL1002配备了一个对应的输出(OR引脚)。发生明显的超量程事件时,集成式监测器会发出警报。 机械安装注意事项 应特别注意将加速度计放置在正确的位置。加速度计应安装在靠近板的刚性安置点的位置,避免电路板本身产生任何振动,以及因为电路板振动未受抑制而导致的测量误差。这种放置可以确保加速度计每次受到的电路板振动的频率都高于机械传感器的谐振频率,因此实际上对加速度计是不可见的。多个安装点时,接近传感器和较厚的板也有助于降低系统谐振对传感器性能的影响。 结论 采用图1所示的电路时,可以相对容易地构建基于MEMS的解决方案,ADI公司该方案可以检测直流范围到11 kHz的振动(旋转机器的状态监控通常要求采用这一范围)。

    时间:2020-10-23 关键词: mems 振动检测 adi

  • ADI公司宣布推出可增强功能、性能和易用性的无混叠ADC

    ADI公司宣布推出可增强功能、性能和易用性的无混叠ADC

    中国,北京 – Analog Devices, Inc. (ADI)今日宣布推出AD7134无混叠模数转换器(ADC),可以大幅简化前端设计,加快精密DC-350kHz应用上市的时间。传统的精密数据采集信号链设计非常耗费时间,因为设计人员需要在抗混叠滤波器要求、无源元件容差、相位和增益误差,以及高速ADC驱动要求之间实现平衡。AD7134采用全新的精密ADC架构,从根本上改变了整个设计过程。新器件无需再使用抗混叠滤波器,其阻性输入大幅简化了ADC驱动设计。 AD7134是一款四通道24位精密ADC,输出数据速率的范围为10SPS至1.5MSPS。其本身具备高达102 dB的抗混叠能力,无需使用外部抗混叠滤波器,因此所需无源元件和有源元件分别减少60个和5个。相比典型的替代方案,电路板面积缩小70%。异步采样速率转换器可以简化多器件同步,让用户能够轻松实现稳定的采样系统,并简化隔离要求。 AD7134的主要特性: · 无混叠:一般固有高达102.5dB的抗混叠抑制功能 · THD:一般为-120dB(非常适合用于AC、振动或声学测量) · 108dB动态范围(ODR = 374kSPS) · 多个线性相位数字滤波器选项(使用SINC6实现低延迟,使用FIR实现通带平坦度) · 失调误差漂移:0.7uV/°C(典型值) · Gain drift: 2ppm/°C typical · 增益漂移:2ppm/°C(典型值) 报价与供货

    时间:2020-10-21 关键词: 模数转换器 adc adi

  • 还在用拼接电容的方法抑制EMI?

    还在用拼接电容的方法抑制EMI?

    随着技术的发展、科技的进步,电子及电气产品在朝着尺寸更小、重量更轻的方向发展,同时也在进入更多的市场,如自动化、汽车、仪器仪表、医疗等。电子器件面临着功能要越来越强大、PCB尺寸要越来越小等挑战,为了实现最佳设计,系统设计师需要在性能和功能方面反复权衡,而这可能会影响产品的设计、量产等进度。如何在非常有限的空间内增加所需的功能并且符合监管要求(例如电磁干扰标准),就需要在集成电路层面进行更多集成实现更为智能的封装。 电磁干扰(EMI)测试是产品在上市之前必须做的一项测试,因为在复杂的电磁环境中,任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰而保持正常工作外,还应该不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰。所以越来越多的产品必须通过EMI标准,制造商才可获得产品的商业销售资质认证。 然而,据报道超过50%的产品设计没法一次通过EMI测试,所以产品一定要在设计阶段即充分考虑EMI问题。因此,在基于隔离的电路设计中,一个重要步骤是跨越隔离栅供电和传输数据。常规的DC-DC转换器可能有效,但通常存在折衷。这些方法可能包括使用分立电路和变压器来传输功率,变压器通常体积庞大,需要许多外部组件,会占用宝贵的PCB空间,在要求电子元件越来越小的时代,这一点并不适用。现在,更高效、更有性价比的解决方案是在电路上集成变压器,采用尺寸更小的芯片级封装。ADI公司大约10年前发明了isoPower,可以使用小型解决方案跨越隔离栅传输功率,下图显示的是这种器件的功能框图。该芯片封装中还集成了4个隔离通道,用于高速数据传输。这是一种优化的解决方案,无需设计电源,在减小尺寸的同时还包含了EISA隔离的DC-DC转换器,并提供芯片级封装,大大提高了受限系统的供电能力。 交叠拼接电容用于多层PCB,2层电源加上2层信号 电路上集成的器件越多,意味着辐射发射量也越多。在PCB层面减少辐射发射的一种常见方法是通过共模电流从副边到原边形成一条低阻抗路径,从而降低辐射发射水平。这可以通过在原边和副边之间使用拼接电容来实现,但是分立电容价格昂贵、体积庞大且会占用宝贵的PCB面积,尤其是在可能堆叠多个组件隔离栅处,而且这种方法通常只有在较低的频率下才能发挥优势。另一个解决方案是嵌入式拼接电容,通常需要4层PCB,这类电容所形成的并联电容的电感极低,在极大频率范围内(超过1 G)有效,但由于PCB要求4层或更多层,大幅增加了设计的复杂性和成本。所以使用拼接电容代替分立电容或嵌入式电容,并不能有效解决辐射发射量的问题。 理想的解决方法是不使用拼接电容,降低成本和PCB设计的复杂性,这就需要组件级别上的解决方案,不需要使用复杂、昂贵的外部组件,就可以避免产生高辐射。ADI出品的支持隔离数据的新一代isoPower解决方案ADuM6421A,采用了创新的技术,即使不使用拼接电容,也可以避免在两层上产生大量辐射。为减少辐射发射,该器件具有出色的线圈对称性和线圈驱动电路,可以大幅降低跨隔离栅的共模电流传输,从而减少导致辐射的因素,特别是通过频谱技术减少特定频率下的噪声密度,使辐射能分散在更宽的频带上。 ADuM6421A集成带数据隔离的DC-DC电源转换器,其尺寸小、辐射发射性能优异,是一种性价比高且复杂程度低的解决方案,有助于达到辐射发射规定。对于2层PCB板,其隔离功率为500 mW,即使在此负载下,也可以较大的裕量达到CISPR 32 B类要求。该产品采用28引脚细间距封装,最小爬电距离为8.3 mm,请注意,其占用空间与16引脚宽体SOIC封装相同。因此,即使这种封装间距很小,占用的空间仍然相同。另外,ADuM6421有四个高速数据通道,具有很好的电气噪声和电磁干扰抑制能力。 下图显示了使用ADuM6421A可以节省的电路板占用面积和成本。如前所述,芯片级甚至分立式DC-DC转换器通常需要拼接电容才能达到CISPR 32 B类的要求;嵌入式拼接电容通常能比分立电容提供更好的性能,但是PCB必须至少要求四层。ADuM6421A可以解决上述所有这些问题,它支持两层PCB,能在500 mW负载条件下,达到CISPR 32的要求,相比四层解决方案,使用ADuM6421A最多可以节省70%的PCB占用面积,并且使用两层PCB,还能节省30%的成本。 ADuM6421A的优点:简单、小尺寸的2层PCB 总结 电源产品中的EMI一直是一个挑战,采用isoPower®芯片级变压器技术的集成隔离电源改变了隔离系统的设计,该技术简化了构建和验证独立隔离电源的过程,减小了电路板尺寸,并且无需使用多个分立器件,就可实现低EMI设计。尤其这款带隔离数据的新一代isoPower解决方案ADuM6421A,具有辐射发射低、封装尺寸小和工作温度高等特性,可满足安全至关重要的应用需求,以及漏电流要求苛刻、紧凑和密集型设计的需求,使用该器件,无需高成本的EMI抑制技术,就可为新项目降低认证新应用的难度。

    时间:2020-10-20 关键词: 电容 emi adi

  • 占空比有最大限制,那你知道占空比的最小限制吗?

    占空比有最大限制,那你知道占空比的最小限制吗?

    什么是占空比?你了解吗?虽然占空比有最大限制,但本电源管理技巧重点探讨占空比的最小限制。在连续导通模式(CCM)下,降压型开关稳压器(降压变换器)的占空比相当于输出电压除以输入电压。因此如果输出电压正好是输入电压的一半,对应的占空比为 50%。根据实际分量和相应的寄生损失,这个占空比实际上稍有不同。不过这个简单的占空比计算公式已足够用于估算。 图1.采用ADP2389的典型降压型开关稳压器,最高输出电流为12 A 因此,如果通过5 V电源电压产生1 V输出电压,对应的占空比为20%。图1显示采用ADI公司ADP2389稳压器的降压转换器拓扑。该稳压器的开关频率可高达2.2 MHz。在图2的时域图中,可以看到当开关频率为2.2 Mhz时,在新周期开始之前,周期T值只有大约450 ns。 ADP2389的最小导通时间为100 ns。因此在2.2 MHz开关频率下,无法实现5 V到1 V的电压转换。它需要20%的占空比,相当于在450 ns周期内只有90 ns的导通时间。这个时间低于ADP2389电压转换器的额定最小导通时间。 图2.开关频率为2.2 MHz时显示的最小导通时间 尽管如此,如果依然想用ADP2389来实现5 V到1 V转换,可通过降低开关频率的方式。这样,图2中的周期T变得更长,而100 ns的最小导通时间所占百分比也变低。在2 MHz开关频率下,周期为500 ns。要达到20%的占空比,需要100 ns的导通时间。根据技术规格,可采用ADP2389来实现。 这就有个问题,为何会出现限制输入电压与输出电压之比的最小导通时间。在许多开关模式电源转换器中,原因在于电感电流是在导通时间内测量的。此电流用于过流保护,并用于根据电流闭环控制原理(电流模式控制)工作的稳压器中。环路调节也需要测量电感电流。在开关瞬变后,必须先降低产生的噪音才能进行准确的电流测量。这需要一些时间,也称为消隐时间。尤其对于MHz级别的极高开关频率,最小导通时间的影响也更大,目前正在研发能够实现更短的最小导通时间的电路。 对于低占空比,例如降压型开关稳压器中的高输入电压和低输出电压,最小导通时间是关键限制。它通常会限制支持开关模式电源工作的最大开关频率。以上就是占空比的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-19 关键词: 开关稳压器 降压型 adi

  • 为AC/DC设计中的氮化镓(GaN)晶体管带来优势的iCoupler技术

    为AC/DC设计中的氮化镓(GaN)晶体管带来优势的iCoupler技术

    你了解为AC/DC设计中的氮化镓(GaN)晶体管带来优势的iCoupler技术吗?大规模数据中心、企业服务器或电信交换站使得功耗快速增长,因此高效AC/DC电源对于电信和数据通信基础设施的发展至关重要。但是,电力电子行业中的硅MOSFET已达到其理论极限。同时,近来氮化镓(GaN)晶体管已成为能够取代硅基MOSFET的高性能开关,从而可提高能源转换效率和密度。为了发挥GaN晶体管的优势,需要一种具有新规格要求的新隔离方案。 GaN晶体管的开关速度比硅MOSFET要快得多,并可降低开关损耗,原因在于: 栅极电容和输出电容更低。 较低的漏源极导通电阻(RDS(ON))可实现更高的电流操作,从而降低了传导损耗。 无需体二极管,因此反向恢复电荷(QRR)低或为零。 GaN晶体管支持大多数包含单独功率因数校正(PFC)和DC-DC部分的AC/DC电源:前端、无电桥PFC以及其后的LLC谐振转换器(两个电感和一个电容)。此拓扑完全依赖于图1所示的半桥和全桥电路。 如果将数字信号处理器(DSP)作为主控制器,并用GaN晶体管替换硅MOSFET,就需要一种新的隔离技术来处理更高的开关频率。这主要包括隔离式GaN驱动器。 图1.适合电信和服务器应用的典型AC/DC电源 典型隔离解决方案和要求 UART通信隔离 从以前的模拟控制系统转变为DSP控制系统时,需要将脉宽调制(PWM)信号与其他控制信号隔离开来。双通道ADuM121可用于DSP之间的UART通信。为了尽量减小隔离所需系统的总体尺寸,进行电路板组装时使用了环氧树脂密封胶。小尺寸和高功率密度在AC/DC电源的发展过程中至关重要。市场需要小封装隔离器产品。 PFC部分隔离 与使用MOS相比,使用GaN时,传输延迟/偏斜、负偏压/箝位和ISO栅极驱动器尺寸非常重要。为了使用GaN驱动半桥或全桥晶体管,PFC部分可使用单通道驱动器ADuM3123,LLC部分则使用双通道驱动器ADuM4223 。 为隔离栅后的器件供电 ADI公司的isoPower®技术专为跨越隔离栅传输功率而设计,ADuM5020紧凑型芯片解决方案采用该技术,能够使GaN晶体管的辅助电源与栅极的辅助电源相匹配。 隔离要求 为了充分利用GaN晶体管,要求隔离栅极驱动器最好具有 最大允许栅电压<7 V 开关节点下dv/dt>100 kV/ms ,CMTI为100 kV/µs至200 kV/µs 对于650 V应用,高低开关延迟匹配≤50 ns 用于关断的负电压箝位(–3 V) 有几种解决方案可同时驱动半桥晶体管的高端和低端。关于传统的电平转换高压驱动器有一个传说,就是最简单的单芯片方案仅广泛用于硅基MOSFET。在一些高端产品(例如,服务器电源)中,使用ADuM4223双通道隔离驱动器来驱动MOS,以实现紧凑型设计。但是采用GaN时,电平转换解决方案存在一些缺点,如传输延迟很大,共模瞬变抗扰度(CMTI)有限,用于高开关频率的效果也不是很理想。与单通道驱动器相比,双通道隔离驱动器缺少布局灵活性。同时,也很难配置负偏压。表1对这些方法做了比较。 表1.驱动GaN半桥晶体管不同方法的比较 图2.在isoPower器件中实现UART隔离和PFC部分隔离,需要采用ISO技术及其要求 对于GaN晶体管,可使用单通道驱动器。ADuM3123是典型的单通道驱动器,可使用齐纳二极管和分立电路提供外部电源来提供负偏压(可选),如图3所示。 新趋势:定制的隔离式GaN模块 目前,GaN器件通常与驱动器分开封装。这是因为GaN开关和隔离驱动器的制造工艺不同。未来,将GaN晶体管和隔离 栅驱动器集成到同一封装中将会减少寄生电感,从而进一步增强开关性能。一些主要的电信供应商计划自行封装GaN系统,构建单独的定制模块。从长远来看,用于GaN系统的驱动器也许能够集成到更小的隔离器模块中。如图4所示,ADuM110N等微型单通道驱动器(低传输延迟、高频率)和isoPower ADuM5020设计简单,可支持这一应用趋势。 图3.用于GaN晶体管的单通道、隔离式isoCoupler驱动器 图4.iCoupler ADuM110N和isoPower ADuM5020非常适合Navitas GaN模块应用 结论 与传统硅基MOSFET相比,GaN晶体管具有更小的器件尺寸、更低的导通电阻和更高的工作频率等诸多优点。采用GaN技术可缩小解决方案的总体尺寸,且不影响效率。GaN器件具有广阔的应用前景,特别是在中高电压电源应用中。采用ADI公司的iCoupler®技术驱动新兴GaN开关和晶体管能够带来出色的效益。以上就是为AC/DC设计中的氮化镓(GaN)晶体管带来优势的iCoupler技术解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-19 关键词: icoupler技术 氮化镓gan晶体管 adi

  • 液体测量——从水到血液

    液体测量——从水到血液

    简介 对于许多应用而言,确定液体的成分和质量至关重要。最主要的例子是水,水是世界上最珍贵的原生资源。净水和水过滤技术在全球发挥着重要作用,是人们生活不可或缺的部分。洁净的水资源不断减少,获取洁净用水成为日益重要的话题。但是,液体测量示例的范围并不止限于水,还包括医疗领域的液体测量,例如血液、唾液和粪便,通过检测这些物质,确定是否患有疾病,以免影响健康。所有这些测量的基本测量原理都是相同的,即阻抗测量。在本文中,我们将着重介绍医疗应用中的液体测量,描述单个应用以及阻抗测量的通用性。 医疗领域的液体测量 医疗领域最广为人知的液体测量是血糖测量。在试纸上滴一滴血就能够测出血液中的血糖水平。患者可以根据这个值来调节自身的药物或饮食。未来,测量会逐步从单次测量向持续测量发展,以不断监测血糖水平。因此,急需高度准确且节能的阻抗测量。 另一项液体测量应用是透析。慢性肾衰竭患者需要过滤血液。透析液体电导率测量也是通过阻抗分析来完成。通过采用这种方法,可以测量pH值、电导率、成分和饱和度。 最后,测量患者的粪便和尿液。通过检查人体排泄物,可以确定是否患病和出现异常。这是一个相对较新的医疗领域,可以使用多种不同的方式方法。但是,这些方法都是基于对电极实施阻抗测量,从而得出关于各种疾病的结论。例如,除了实施pH值测量外,还会进行电导率测量。 当然,之前描述的测量并不全面。在面向人类和动物的医疗技术中,还可使用多种液体测量,例如激素测量或药剂测量。对于这些测量,阻抗测量方法也很重要。 虽然所有测量都用于确定不同的参数,但它们始终以阻抗分析为基础。这些测量虽然各有不同,但有一点是共同的:都迫切需要节能、节省空间的解决方案,以支持可穿戴设备。下面介绍几种不同的阻抗测量方法。它们一部分组合使用,一部分单独使用,以便进行完整分析。 不同的阻抗测量原理 虽然对于所有应用,阻抗测量的基本原理都是相同的,但单次测量的功能仍然存在很大差别。下面,我们将讨论与液体测量最为相关的方法。 恒电势器 最基本和常用的测量原理是基于恒电势器。如图1所示,恒电势器测量和控制工作电极(WE)和参考电极(RE)之间的电压。通过调节流过计数器或辅助电极的电流,工作电极的电势相对于参考电极保持恒定。 图1.恒电势器测量的测量原理 电流测量 最简单的电流测量方法是对传感器施加偏置电压并测量响应电流。其中,在RE和WE之间施加一个恒定电压,然后使用电流-电压转换器和模数转换器(ADC)将电流剖面转换为数字信号。这个电流剖面取决于传感器和被测变量。图2利用ADuCM355描述了这个电路。 图2.电流测量 循环伏安法 伏安法测量为电化学测量,其中电化学电池的电势缓慢上升,然后呈线性下降。因此,测量流经WE的电流时,电位呈三角形波形变化。例如,伏安法被用于测量分析物的半细胞反应活性。这种方法是一种电解形式,产生的电流源于氧化和还原。采用这种方法可以对样本进行定性和定量研究。 电导率测量 电导率测量以液体中确定的欧姆电阻为基础。实施这种测量时,需要将两个并行放置的惰性电极浸入液体之中,以测量交流电阻。在这个过程中,可以估算电解液的流动性、颗粒密度和氧化状态,从而得出溶液的浓度。 pH值测量 pH值测量基于半电池反应原理,半电池反应发生在电极膜上,与H+离子的浓度直接相关。这种势差导致产生电压,后者与pH值呈线性关系。对于pH值测量,存在的主要问题是pH传感器具有非常高的串联电阻,因此对分析电子设备的要求非常高。 电化学阻抗分析 对于电化学阻抗分析,其中电化学电池或传感器的阻抗是在所有不同频率中测量。通过不同频率下阻抗的变化,测量传感器磨损,并自动调整信号链。采用这种测量时,传感器精度随时间(几天至几周)下降,这是个问题。这可能严重影响到各种测量值的整体精度。例如,连续血糖测量(CGM)就会出现这种问题。由于测量对健康至关重要,所以需要不断检查传感器的精度。示例电路如图3所示。 图3.电化学阻抗分析 前面描述的医疗测量在要求和参数方面有很大的不同,因此分别使用不同的测量方法。此外,还必须进行温度测量,以进行补偿并校准温度。为了补充或提高精度,必须使用多个传感器。在离散设计中,所有这些测量都需要很大的电路板面积和很高的功耗。 如今,尤其是在医疗技术领域,人们都在寻求体积小、节能和低成本的解决方案,以便将它们植入可穿戴设备和可用设备中。ADI针对这些设计挑战开发了ADuCM355。 ADuCM355—通用解决方案 ADuCM355解决方案可以统一实施所有测量。这种高度集成的芯片包含一个节能模拟前端(AFE)和一个微控制器,后者承担管理和安全功能,例如循环冗余校验(CRC)。图4所示的框图显示了ADuCM355的关键组件。 图4.ADuCM355框图 它以极低的功耗控制电化学和生物传感器。这款基于ARM® Cortex®-M3处理器技术的芯片具有电流、电压和电阻测量功能。除了一个具有带输入缓冲器的16位400 kSPS多通道SAR ADC以外,还具有集成式抗混叠滤波器(AAF)和可编程增益放大器(PGA)。电流输入中的跨阻放大器(TIA)具有可编程增益和负载电阻,支持不同的传感器类型。AFE还包含专门针对恒电势器设计的放大器,以相对于外部电化学传感器保持恒定的偏置电压。可以通过ADC上游的输入多路选择模块选择相应的输入通道。这些输入通道包括三个外部电流输入、多个外部电压输入和内部通道。三个电压DAC中有两个是双输出DAC。DAC的第一个输出可控制恒电势器放大器的同相输入,另一个控制TIA的同相输入。第三个DAC(有时被称为高速DAC)针对用于阻抗测量的高性能TIA而设计。此DAC的输出频率范围高达200 kHz。ARM Cortex-M3处理器还具有灵活的多通道直接存储器访问(DMA)控制器,支持两个独立的串行外设接口(SPI)端口、通用异步接收器/发射器(UART)和I2C通信外设。可以根据需要为特定应用配置一系列通信外设。这些外设包括UART、I2C、两个SPI端口和通用输入/输出(GPIO)端口。这些GPIO可以与通用定时器相结合,生成脉冲宽度调制(PWM)输出。 进一步测量 大多数用于所述测量的传感器可以通过ADuCM355输入直接操作。例如,用于恒电势器测量,如血糖测量。与此相对,实现更准确的测量(例如电导率和pH值)需要用到扩展信号链,所以也需要采用外部芯片,例如LTC6078。它增加了输入阻抗,以适应传感器的高输出阻抗,从而获得准确的读数。除了前面描述的测量以外,还需要测量温度,以补偿传感器的波动。扩展测量原理如图5所示。借助较大的信号链,ADuCM355可以读取电压和电流值。在所示的电路中,可以检测到范围小于100 Ω至10 MΩ的阻抗。较大的测量范围可以覆盖医疗领域所需的整个阻抗图谱。对于电导率测量,高动态范围特别重要,如此可以测量多种浓度。 图5.使用ADuCM355测量pH值、温度和电导率的电路 结论 虽然不同的液体测量都以阻抗测量为基本原理,但它们之间仍然存在差异。例如,必须连接不同的传感器来记录不同的参数。一方面要满足这种通用性,另一方面又要适应采用小型节能设备的发展趋势,所以迫切需要一种智能解决方案。ADuCM355不仅满足所有这些要求,还可以在医疗领域用来测量阻抗,就像瑞士军刀一样,具备多种用途。事实上,这个IC除了进行液体测量外,还支持在医疗领域进行其他阻抗测量,例如,体脂分析或皮肤阻抗。此外,因为具有通用性,它还可以测量电化学气体,例如采用正确的传感器测量CO或CO2。因此,ADI公司的ADuCM355是一款实施阻抗测量的通用解决方案。

    时间:2020-10-19 关键词: 医疗 液体测量 adi

  • 合适的电源设计能让5G 充分发挥优势

    合适的电源设计能让5G 充分发挥优势

    目前ADI 的 Power by Linear 产品组合包括低噪声 LDO 稳压器、低 EMI 且高度集成的多轨 DC/DC 转换器µModule 器件、Silent Switcher 技术以及其他电源管理 IC(包括电源时序控制器、监控器和保护电路),所有这些都使 ADI 有能力提供业内最广泛的电源产品系列。该系列可全面满足 5G 基站组件的供电所需,包括软件设计和 LTpowerCAD 和 LTspice 等仿真工具。这些工具简化了为器件选择正确的电源管理解决方案的任务,因此可以为 5G 基站组件提供最佳电源解决方案。 自 80 年代初引入模拟蜂窝网络以来,蜂窝通信已有了长足发展。如今,随着市场由 4G 向 5G 网络解决方案迁移,蜂窝通信行业正在为实现更快数据传输速度、更低延迟以及容量、用户密度和可靠性的巨大飞跃奠定基础。例如,5G 不仅可以提高数据速率(100 倍)和网络容量(10 倍),还可将延迟大幅降低到 1ms 以下,并同时实现数十亿互联设备近乎无处不在的连接,这些互联设备是不断增长的物联网(IoT)的一部分。一个典型的 5G 波束成型发射器由数字 MIMO、数据转换器、信号处理组件、放大器和天线组成。 5G 系统波束成型发射器的高层功能框图 FPGA 的供电 为了充分实现 5G 的优势,设计人员需要使用更高频率的无线电,通过整合更多集成型微波 / 毫米波收发器、现场可编程门阵列(FPGA)、更高速率的数据转换器以及适合更小蜂窝的高功率低噪声功率放大器(PA),才能充分利用新频谱,以满足未来的数据容量需求。此外,这些 5G 蜂窝还将包含更多的集成天线,才能应用大规模多路输入、多路输出(MIMO)技术以实现可靠连接。因此,需要各种最先进的电源为 5G 基站组件供电。 现代 FPGA 和处理器采用先进纳米工艺制造,因为它们通常要在紧凑封装内的高电流条件下采用低电压(<0.9V)执行快速计算。此外,新一代 FPGA 需要更低的内核电压以大幅提高计算速度,同时又要求更高的 I/O 接口电压,并且还需要额外的 DDR 存储器供电轨。因此,单个 FPGA 实际上需要具有严紧容差的多个电压和不同的额定电流,以实现最优操作。 更重要的是,为了避免损坏,必须以正确的顺序对这些电压轨的时序进行控制。使用最新的半导体技术结合领先的电路拓扑和先进封装技术来构建电源,可以满足这些严格的要求。然而,如果设计人员未能正确使用合适的电源管理解决方案,则会导致各种风险,从低效率到热性能以及其他不希望出现的性能相关的问题。 高速数据转换器的低噪声供电 同样,运行速度更快的精密数据转换器(如模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC))也需要多个电源轨,例如具有极低噪声和直流纹波的 1.3V、2.5V 和 3.3V。通常,这些高速 ADC 和 DAC 布设在拥挤的印刷电路板(PCB)上,可用空间有限。因此,在设计这些高速数据转换器的电源系统时,ADC 和 DAC 的电源灵敏度必须是首要考虑因素。 通过将先进半导体和封装技术的优势相结合,ADI 的µModule®Silent Switcher®稳压器可以轻松地解决此问题,满足高速数据转换器的效率、密度和噪声性能需求。Silent Switcher LTM8065 便是一个很好的示例,它可以为这些器件提供一个低噪声、更紧凑、更高效的供电解决方案。与传统的分立式解决方案不同,LTM8065 可以显著减少组件数量和电源板空间,而不必牺牲数据转换器的动态性能。该器件在符合 RoHS 标准的单个 BGA 封装中集成了开关控制器、电源开关、电感和所有支持组件。 在某些情况下,为了最大程度地提高电源电压抑制比(PSRR)性能,可以在开关稳压器之后的电源路径中使用线性稳压器。ADP7118 便是一款这样的低压差(LDO)、低噪声线性稳压器,可处理宽输入电压范围,具有高输出精度、低噪声、高 PSRR 以及出色的线路与负载瞬态响应性能。而且,该产品系列还有更多型号,可以使用 ADI 的 LTpowerCAD 和 LTspice®等软件工具进行正确选择。 PA 和收发器的电源管理 这些新一代无线电整合了集成型收发器和低噪声、高功率微波 / 毫米波 PA,并具有更宽带宽,它们的数字控制和管理系统需要使用多种专用电源技术。例如,基于氮化镓(GaN)的低噪声、高功率 PA 将需要高达 28V 至 50V 的电压,同时基于 FPGA 的控制和高速 ADC 和 DAC 将需要多个更低的电压,并具有适当的时序控制、监控和保护功能。最先进的 DC/DC 转换器可提供这些 5G PA 所需的效率(>90%)、功率密度、低噪声性能和控制功能。 在新一代(5G)产品性能必须超越上一代(4G)的巨大压力下,几乎没有任何折衷的余地。因此,ADI 作为专注于基站 RF 链的各个方面并拥有为这些应用供电所需电源管理工具的全面知识的一家公司,能够为当今的 5G PA 和收发器提供合适的电源方案。ADI 可提供业界最广泛的高性能 Power by Linear™产品组合,从高效率、高密度 DC/DC 转换器模块到电源管理 IC (PMIC)和超低噪声线性稳压器(包括电源时序、监控和保护功能),从而可以为 5G 信号链供电提供更全面的方法。 ADI 的µModule 稳压器和 Silent Switcher 技术是完整的电源系统化封装解决方案,能够提供精准电压,并在微型封装内实现最高效率(>95%)和高功率密度,具有高可靠性和最低 EMI 与噪声。这些解决方案专为高性能 RF 系统的供电而设计,具有最高功率转换效率和密度,而不会增加噪声或对目标无线电信号的干扰,从而确保这些 RF PA 和其他此类 RF 电路的最佳性能。 同样,为了应对电路中需要多个供电轨时的电源时序控制挑战,ADI 提供了时序控制器系列,范围从两个电源(ADM6819/ADM6820)到 17 个通道(ADM1266)。为了确保系统正常、高效和安全地工作,对器件电压、电流或温度进行监控至关重要。为此,ADI 提供了 LTC2990 等器件。

    时间:2020-10-15 关键词: 5G 电源时序控制器 adi

  • 微波频率合成器提供多倍频程覆盖范围和出色的相位噪声性能

    微波频率合成器提供多倍频程覆盖范围和出色的相位噪声性能

    简介 市场对更高带宽和更高数据速率的需求日益增加,系统频率和调制速率要求不断提高。随着曾经用于军事和国防领域的应用进入消费市场,低功耗变得至关重要。在满足这些要求的同时,还需要保证:不会牺牲电气性能或功能。为了满足这些要求,除了改善进信噪比(SNR)、误码率(BER)和用户熟悉的优质服务外,还必须改善本地振荡器(LO)的相位噪声。 新推出的ADF5610是一款集成式锁相环(PLL)和压控振荡器(VCO),充分体现了ADI致力于解决这些问题最终取得的成果。 频率覆盖范围 ADF5610总共覆盖8个倍频,VCO基波频率范围为3.65 GHz至7.3 GHz,此频率可反馈给PLL,以最小化相位噪声。单端输出(RFOUT)使基波频率翻倍,可提供7.3 Ghz至14.6 GHz频率,而差分输出通过使用1/2/4/8/16/32/64/128分频设置,同时支持57 MHz至14.6 GHz全频率范围。 图1.ADF5610的功能框图。 ADF5610 的VCO架构可实现出色的宽带频率合成器性能,同时保持行业领先的相位噪声性能,在10 GHz 、100 kHz偏置时,标称开环相位噪声为–114 dBc/Hz。在仅使用一个无源环路滤波器的情况下,内部状态机就可以使频率建立时间低于40 μs;除非需要更快的建立时间,否则无需使用额外的电路或查找表(LUT)。 适合转换器时钟应用的出色PLL性能 虽然ADF5610内部的锁相环(PLL)具有中等品质因数(FOM)–229 dBc/Hz(高电流模式下为–232 dBc/Hz),但考虑到1/f噪声(–129 dBc/Hz)和出色的VCO相位噪声特性,则可以实现低于38 fs(1 kHz至100 MHz集成限值)的rms抖动。因此,ADF5610非常适合要求严苛的转换器时钟应用。环路滤波器电阻值应保持最小,以在高频率(100 MHz)范围内实现较低的热噪声。为了达到这个性能水平,必须使用超低噪声基准电压源。 图2.RMS抖动:8.0 GHz。 图3.RMS抖动:14.4 GHz。 通信和仪器仪表LO 除了很宽的频率覆盖范围、行业领先的相位噪声和极快的锁定时间之外,ADF5610还具有其他特性,因此非常适合无线和仪器仪表应用。在这些应用中,ADF5610一般作为本地振荡器使用。 24位小数分辨率相当不错,与ADF5610的精确频率模式功能配合使用时,有可能实现零(0 Hz)误差频率生成。将ADF5610用作本地振荡器时,因为标称输出功率为5 dBm,所以可以直接通过RFOUT端口驱动有源混频器,这样无需额外的放大电路,可以节省宝贵的电路板空间。采用单端方式使用时,差分分频器(PDIVOUT/NDIVOUT)的标称输出功率为2 dBm,但是,在窄带应用中,可以通过低损耗巴伦或混合耦合器将差分进行组合,以实现1~2dB输出功率的增加。 如今低功耗非常重要,ADF5610在低电流模式、禁用输出分频器时,只消耗低于700 mW的功率,即使在最坏情况(高性能模式,输出分频器设为128分频)下,()其功耗稍高于1 W。即使在低电流模式下,ADF5610的相位噪声性能在同类产品中也处于领先水平,仅增加2 dBc/Hz。 ADF5610还具有出色的杂散性能,PFD杂散低至-105 dBc,带内未滤波的整数边界杂散标称值为-45 dBc。 小尺寸 ADF5610 PLL/VCO采用7 mm × 7 mm、48引脚基板栅格阵列(LGA)封装。工作时只需极少的外部去耦,因此可以使用小型解决方案实现出色性能。为实现最佳性能,建议使用优质低压降(LDO)稳压器,例如ADM7150、LT3045/LT3042或HMC1060。VCO需要5 V电源,其余的电路则使用3.3 V电轨供电。ADF5610可以使用ADIsimPLL™进行仿真,以帮助用户设计实现完整的PLL频率合成器所需的适当外部元件电路。 结论 ADF5610具备行业领先的频率覆盖范围、出色的相位噪声性能、高输出功率、低功耗和小尺寸,因此能够满足新通信和仪器仪表系统的严苛要求。

    时间:2020-10-13 关键词: 相位噪声 微波频率合成器 adi

  • 不打折扣的光学集成

    不打折扣的光学集成

    光电容积脉搏波(PPG)是测量血氧饱和度(SPO2)水平的常用技术。使用光发射器向人体发射光,然后使用光接收器测量反射或未吸收的光的数量。根据两段波长的比值,可以测量氧合血红蛋白的数量。类似技术也被用于测量心率(结合光学技术)或心率变异性。 所有这些系统都需要使用一个或多个光发射器(需要控制),以及一个光电探测器来测量光电流量,由此测量接收到的光量。这个接收信号最终需要放大、调节,并数字化。听起来这种光学系统似乎非常简单;但是,在缺少光学知识的情况下,很容易检索到与用户寻找的信号毫不相关的光学信号。 为了帮助公司达成光学目标,我们新推出了一款全集成式光学模块。该模块经过测试并与成熟的分立式光学系统进行对比,结果相当出色。我们将详细介绍本次测试的结果和所用方法。 PPG测量理论和介绍 随着对家庭健康、保健和预防的关注提高,围绕智能设备形成了一个新的市场,用于跟踪多项生命体征参数。首先是胸带,该设备使用生物电势技术来监测心率,但最近的5到8年,市场普遍转向光学系统,开始利用光电容积脉搏波(PPG)。这项技术的一大优点是我们可以在人体上取一个点进行测量,而生物电势系统最少需要使用两个电极才能对心脏实施测量。对用户而言,这不是很方便,因此,对光学心率监测(HRM)和心率变异性(HRV)监测的关注急剧增加。 在设计这样的系统之前,需要先搞清楚几个问题。最终应用是什么?您想要在人体的哪个部位实施测量?您有多少时间来开发系统?根据这些问题的答案,设计人员可能采用不同的设计路径。 测量PPG采用两种不同的原则。您可以让光通过身体的某个部位,例如手指或耳垂,然后在反面测量接收到或未吸收的光量;或者,在身体的同一侧发射光并测量反射的光量。与反射系统相比,测量通过人体的光量得出的信号量大约多出40 dB至60 dB;但是,采用反射系统时,您可以随意选择放置传感器的位置。 图1.光学HRM/HRV系统的典型框图 由于大部分用户更重视传感器舒适度,而不是性能,所以反射测量方法更受欢迎。所以,本文只介绍反射测量技术。 心脏跳动期间,心脏系统中的血流量发生变化,导致接收到的反射光发生散射。用于测量光学HRM/HRV的光源的波长不止取决于人体测量点,还取决于相对灌注水平,以及组织的温度和色调。一般,对于腕戴式设备,动脉不位于手腕顶端,您需要从皮肤表层下的静脉和毛细血管来检测脉动分量。在这种情况下,绿色光表示最佳结果。在有足够血液流动的位置,例如上臂、太阳穴或耳道,使用红色光或红外光可能更有效,它们可以更深入地穿透组织,给出更强劲的接收信号。 ADPD188 游戏规则正在改变? 在权衡考虑时,如传感器位置和LED波长,您需要选择最合适的光学解决方案。关于模拟前端有很多选择,可以选择分立式或全集成式,也提供大量光电探测器和LED可供选择。关键在于发射器和接收器的放置方式有利于每毫安发射电流获取最大量的接收信号。这就是所谓的电流传输比,通常用nA/mA表示。在光学系统中,调制指数同样重要,它是交流信号相对于光学直流偏置的量。增大光传感器和LED之间的距离时,调制指数增大。在光电探测器和LED之间存在一个最佳点,这也取决于LED波长。在设计不当的机械系统中,LED光可以不穿透人体组织,直接到达光传感器。这会导致直流偏置,对调制指数产生不利影响。它表现为光串扰,也称为内部光污染(ILP)。 为最大程度减轻设计工作量并缩短上市时间,特别是对于缺乏光学知识的公司,ADI公司构建了全集成式光学子系统,用于反射测量。即ADPD188GG,内含进行光学测量所需的全部器件。图2所示为此模块的照片。 图2.ADPD188GG光学子系统 ADPD188GG是一种全新设计的光学模块,与前代模块相比尺寸不同。其外形几乎呈方形,尺寸为3.98 mm x 5.0 mm,总体厚度为0.9 mm。改动最大的部分是光电探测器,与前代产品相比,方向旋转了90°。相对于LED,这种传感器位置可以提供更高的灵敏度。光传感器本身分为0.4 mm2和0.8 mm2。这提供了灵活性,可以增加整体光二极管表面,以实现更高灵敏度,或者可以使用更小巧的检测器来防止传感器达到饱和。光电二极管被放置在模拟前端上面。ADI正在使用独立的ADPD1080AFE。它有4个输入通道,每个通道都围绕具备可选增益(25k、50k、100k和200k)的互阻放大器、环境光抑制块和一个14位SAR ADC设计。环境光抑制在模拟域完成,相比市面上的其他解决方案,性能更为出色。最后,两个绿色LED受集成电流源管控,能够驱动高达370 mA的电流和1 μs窄脉冲,以降低总体的平均电流。封装设计使得发射的LED光在不穿透人体组织的情况下,很难到达光传感器。这可以防止出现光串扰,为用户提供最佳调制指数,即使传感器放置在玻璃或塑料窗口之下。设计光学反射系统时,这个特性非常有用。对于更适合采用发射测量的应用,ADPD188GG可以绕过内部LED,与外部连接的LED配合使用。 与成熟解决方案比较 在开始新光学设计之前,需要先确定目标市场,以及最终产品所需的规格,这非常重要。一般来说,相对于用于体育和保健市场的设备,具有医疗级性能的光学系统规格更高。 ADPD107是一种模拟光学前端,适用于分立式光学系统。在市面光学前端中,它被视为典范产品,凭借出色性能广泛用于多种医疗产品中。DataSenseLabs Ltd.具备与ADPD107相关的丰富经验。但是,由于全集成式光学模块在某些用例中具备一定优势,所以DataSenseLabs Ltd.开始研究这些模块并进行比较分析,比较ADPD107与ADPD188GG集成光学模块之间的性能。接下来,我们将详细介绍测试设置、配置和测试结果。 测试设置和数据收集 为了实施光学比较,我们在2分钟时间里,同时记录ADPD188GG和ADPD107的原始PPG读数。设置ADPD188GG时,使用了标准评估板,而ADPD107是可穿戴演示平台(EVAL-HCRWATCH)内部的光学系统的组成部分。两种系统都由ADI公司的用户界面应用wavetool软件控制。 为了实施测试,对配置设置实施优化,以获得最高的信号质量。我们保留了AFE配置,包括将LED脉冲、时序和互阻增益保持在特定范围,令两种系统保持相同的功耗,以进行公平的比较(参见表1)。 表1.ADPD188GG和典范产品ADPD107之间的光学模块比较 表1显示ADPD188GG LED电流,其数量高达ADPD107设置中LED电流的2倍。原因在于,集成解决方案的光电二极管表面小于分立式解决方案的表面,必须进行补偿。采用两个由3 V电源供电的LED会令整体功耗增加156 μW,与整体功耗相比,几乎可以忽略不计。我们按100 Hz速率对ADC采样,这在可穿戴系统中非常常见。此外,我们按500 Hz采样速率进行测量,该值常用于具备临床性能的系统。 数据记录环境与常规智能手表或健身跟踪器所处的环境相同,只是光学传感器位于手腕上方。由于惯用手和非惯用手皮下层的微循环和血管收缩特性稍有不同,所以两个光学系统会反复记录两只手腕的数据。然后仔细分析和比较从左右手腕收集的数据集,以避免因为放置位置对信号质量产生影响。PPG数据集来源于11位不同的用户(受试者),这些用户都保持坐姿,处于相同的环境光密度条件下。 数据分析和统计 采用比较方法非常重要,因为信号质量验证不止意味着要进行硬科学信号处理、数据分析和统计,还要分析市场和最终用户的期望要求。要在可穿戴市场获得成功,您需要采用定义明确的案例,并且清楚知道通过光学信号想要获得什么样的结果。 光学心率监测器与健身跟踪和健康状况监测应用密切相连,但也有许多将光学技术用于医疗级系统的使用案例。在健身、卫生信息学或与医疗相关的使用案例中,峰值检测算法的精度主要取决于原始数据质量,与PPG信号的局部极大值相关。准确的峰值检测不仅是实施心率或HRV测量的原则,在实施基于PPG血压的估算检测时也极为重要。所以,如果最终提取和计算的PPG信号要用于支持健康类应用,那么设计人员必须选择提供最佳物理信号质量的传感器平台。比较测量配置和数据分析基于János Pálhalmi的生物信号计量专利(待决ID:P1900302)设计和施行。 最终结果 为了支持峰值检测算法,可以轻松提取和过滤PPG原始数据中的基线波动。同时,如上所述,要提取目标结果,需要峰值在原始数据级别也具备高信号质量。因此,本文重点关注主要频段比较分析,目标是由典范产品ADPD107和新集成的ADPD188GG光学模块测量的PPG信号峰值。信号的主要部分未改动,但非常缓慢的基线波动(<0.25 Hz)和高频分量(>40 Hz)已过滤。 图3.提取单独的PPG波形(局部极大值周围的±125数据点),并彼此重叠比较(蓝色点线)。波形的总体平均值用红线表示。上图显示了由ADPD188GG和ADPD107分立式解决方案记录的PPG信号之间的相似性。 计算子波相干性和相关比较,以比较最主要频率范围内两个信号之间的稳定性。图3显示,两种PPG系统在单个波形及其平均值上的结果模式几乎相同。 为了继续在更深层次的数据水平上比较,我们采用了两种不同的基于相关性的方法。计算每个即将推出的PPG波形之间的相关系数和P值(R、P)。还可以通过比较每个单独的PPG波形与平均值来测试另一种信号差异。 基于综合相关测试,我们可以得出结论:两种接受比较的PPG系统之间不可能出现巨大差异,不论是在单个波形级别,还是单个波形与平均值的比较级别。 子波方法对特定频段内的差异非常敏感。因此,我们计算了子波相干性函数,以比较两种PPG信号。基于所有11位受试者的分析结果,两个信号的频率域或相位域之间不存在明显差别(参见图4)。 图4.两个接受比较的PPG信号的总体平均值之间的幅度方波相干性由时间域和频率域中的颜色强度图表示。箭头方向与信号之间的相位差成正比。方向向右的水平信号表示信号之间不存在相位差。 开发新产品时,查看特定的频段也可能有用,这些频段提取自给定信号,可用于优化产品规格。 在本测试中,在所有相关频率范围内,对接受比较的两种PPG系统之间的幅度方波相干性的基础统计特性进行分析,如图5所示。整个频谱被分为6个特定的频率范围,以分析各信号之间的相似性差异。 对于所有11位受试者,在PPG信号峰值周围的所有频段内,其相干性值都高于0.95,这表示,典范产品和新集成的ADPD188GG之间相似度非常高。 图5.幅度方波子波相干性值的描述性统计特性在4个相关频率范围(0 Hz至20 Hz)内显示。 结论 ADPD188GG是ADI公司一款全集成式光学模块,用于测量心率、心率变异性和氧饱和度,并监测连续的血压估算。由于该模块将光学和电子器件都集成在微型封装内,所以可以帮助缺乏光学知识的设计人员和公司缩短总设计周期。该模块针对采用反射测量方法,且波长为525 nm的应用实施优化;但是,外部LED也可用于在不同波长下测量,或基于发射原理测量。我们已经证明,集成系统不妨碍我们满足院外系统或临床系统中各个使用案例需要的规格。

    时间:2020-10-10 关键词: ppg 光学集成 adi

  • ADI与Microsoft合作以批量生产先进的3D成像产品和解决方案

    ADI与Microsoft合作以批量生产先进的3D成像产品和解决方案

    中国,北京——Analog Devices, Inc.宣布与Microsoft Corp.达成战略合作,利用Microsoft的3D飞行时间(ToF)传感器技术,让客户可以轻松创建高性能3D应用,实现更高的深度精度,而不受具体的环境条件限制。ADI将基于Microsoft Azure Kinect技术,为工业4.0、汽车、游戏、增强现实、计算摄影和摄像等领域中广泛的受众提供领先的ToF解决方案。 目前,工业市场正在推动3D成像系统的发展,这些系统可以用在需要使用人机协作机器人、房间映射和库存管理系统等先进应用才能实现工业4.0的严苛环境中。此外,ToF还可以在汽车应用中实现乘员检测和驾驶员监测功能,为驾驶员和乘客提供更加安全的汽车驾乘体验。 ADI消费电子事业部总经理Duncan Bosworth表示:“我们的客户希望深度图像采集能够直接使用,且和拍照一样简单。HoloLens混合现实头戴设备和Azure Kinect开发套件中都使用了Microsoft的ToF 3D传感器技术,该技术被视为飞行时间技术领域的行业标准。将这种技术与ADI自主构建的解决方案结合,我们的客户能够轻松开发和扩展他们所需的下一代高性能应用,拿来即用。” ADI正在设计、生产和销售一个新的产品系列,其中包括3D ToF成像器、激光驱动器、基于软件和硬件的深度系统,这些产品将提供市场上出色的深度分辨率,精度可以达到毫米级。ADI将围绕互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器构建完整系统,以提供3D细节效果更佳、操作距离更远,且操作更可靠的成像,而且不受视线范围内的目标限制。这个平台为客户提供即插即用功能,以快速实现大规模部署。 Microsoft合作伙伴硬件架构师Cyrus Bamji表示:“ADI是将物理现象转化为数字信息这一领域的领导者。此次合作可以扩大我们的ToF传感器技术的市场渗透率,助力商用3D传感器、摄像机和相关解决方案的开发,这些产品与方案可与基于Microsoft depth、Intelligent Cloud和Intelligent Edge平台构建的Microsoft生态系统兼容。” ToF 3D传感器技术可以精确投射仅持续数纳秒的受控激光,这些激光之后从场景中反射到高分辨率图像传感器,从而可以对这个图像矩阵中的每个像素给出深度估值。ADI新推出的CMOS ToF产品基于Microsoft的技术可以实现高度精确的深度测量,是具有低噪声、防多路径干扰高稳定性,且易于量产的校准解决方案。ADI的产品和解决方案已开始提供样品,预计首款使用Microsoft技术的3D成像产品将于2020年年底发布。

    时间:2020-09-23 关键词: microsoft 3d成像 adi

  • 科技向善:一颗传感器如何改善乌干达人民的生活质量?

    科技的应用产生了源源不断的数据流,对于多数人而言,这已然是互联互通社会的常态。如今,口袋里的“计算机”无处不在,各个触点都能产生信息,普通人已经习惯了0和1组成的数据被传送至线上收集点。 但在世界上的某些地区,这样的观念尚未普及:仍有几亿人生活在数据可有可无的环境中。也许他们并不觉得自己“与世隔绝”,因为居于数据访问受限的社区中,可能意识不到所谓的“智能”技术会给生活带来怎样的改变。更重要的是,他们可能不曾意识到,只要为共用的资源安装一个简单的传感器,就能让所在社区发生翻天覆地的变化。 ADI对企业社会责任的承诺 ADI对于企业社会责任的承诺不仅根植于公司的基因之中,还不断向外延伸,通过激发员工的意愿,发挥员工的经验和特长,积极参与到可持续方案的实践中。例如,2019企业责任报告《科技向善》就展现了公司已完成的使命及未来希望达成的愿景。 ADI作为互联社会公认的领军企业,愿意为一些已发现的问题提供创新有效的解决方案,继续承担更多的社会责任。近期, ADI与多方合作伙伴共同将“智能水源”(Smart Water)项目引入乌干达农村社区。 ADI数字医疗事业部生物传感器技术总监Ray Speer表示,此类社会公益项目会带来多重积极影响。Ray说道:“回想2013年,我当时刚好有些空余时间,想通过某种方式带来一些改变。我志愿参与了一项前往非洲了解情况的任务,在那里,我亲眼见到可靠、可获取的清洁水源对农村社区而言有多么重要。每当引水进村时,村民都会大肆庆祝一番,但倘若水井枯竭或者水泵出现故障,村民们就只能收集有各种安全隐患的地表水。” 在非洲,取水从来是“女性的工作”。这通常意味着妇女和年轻女孩不得不长途跋涉,在方形油桶里接满水,再运回家。在他们看来,取水比上学更重要(如果有学可上的话),所以女孩们经常无法接受教育。另外,独自一人取水还伴随着种种危险。换言之,如果非洲农村社区能凿一口井,生活质量就会显著提高。 发现问题,寻找解决方案 在东非,社区共用的手动泵抽水井已经非常普遍。爱尔兰非政府组织Fields of Life曾挖过一些优质水井,井深为40米到100米,以确保与水层相交,低水位地区还需要挖得更深。这些水泵总体性能可靠,但在长时间连续使用后,不可避免地会出现组件磨损,需要维护和保养。 一旦水井无法使用,当地社区就会立即回到寻水取水的传统模式,并被迫承受随之而来的各种危险。Ray注意到,在寻找必要的维修资源和商定付款期间,一口井几个月都不能使用的情况并不少见。 他表示,智能水源项目计划为这些偏远的水井安装无线监控,实行合理的资源管理、水泵实时监控和定期维护,从而避免故障发生。同样的问题在非洲各个农村不断上演,如果能有可推广的解决方案,将有助实现联合国可持续发展目标第6.1条:“到2030年以前,人人都可享有安全、可负担的饮用水。” Ray从非洲回来后,曾与上文提及的Fields of Life发展与募资部负责人Alex Gason进行过交流。该组织已在东非开展了20多年的工作,Gason深知取水和水供应中断问题长期困扰着当地人民的生活。 他们用一杯咖啡的时间探讨了这些难题,也谈起了智能水源项目诞生的缘由。显然,落实这一宏伟项目不仅需要协作,还需要更多的在非实地考察。 协作与伙伴精神 Ray表示:“已故的时任首席技术官Peter Real曾坚定支持这一(智能水源)想法,他呼吁要建立相互协作的伙伴关系。”在公司内部取得支持后,下一步行动是找到合适的伙伴。 2018年末,ADI在利默里克的欧洲研发中心主办了一场信息分享大会,当地学术界、工业界人士以及ADI员工均踊跃参与。 附近香农区的电子系统设计与生产公司CW Applied Technology的首席执行官John O’Connell率先表示将鼎力支持。知名的工程咨询公司奥雅纳(Arup)也对项目愿景表示赞同,更重要的是,奥雅纳为现场试验安装提供了水文学方面的专业知识和在非人员协助。 2019年初,ADI、莱特肯尼理工学院无线传感器与应用研究(WiSAR)实验室(Ray是其董事会成员)、CW Applied Technology、爱尔兰电信提供商VT、奥雅纳以及乌干达库米(Kumi)地方政府共同达成了创新合作伙伴关系。 所有利益相关方、用水户、水井委员会、区域水资源办公室和当地政府员工都参与到项目中,这一点尤为重要。 通常每400口钻井中,区域水资源部门的预算仅能支持约15口井的维修费用,因此这些部门很快就体会到了智能水源项目带来的益处。而这很大程度上要归功于Fields of Life和奥雅纳在乌干达的工作人员,他们不辞辛劳地向社区代表解释概念、安抚群众恐惧心理并倾听诉求。期间,Fields of Life提出一项要求:代表社区做出用水相关决定的井管理委员会中,女性委员占比应高于男性。 Gason表示:“有段时间,Fields of Life想弄清楚乌干达钻井的运转情况,后来发现水井破损给社区带来的打击是致命的,我们想尽己所能避免这种情况发生。另外,通过智能水源项目,我们得以让捐款去向透明化,并让捐款人士知晓水井运转良好。” 充分利用现有技术 从第一天起,Ray的愿景就是找到一种重新利用现有技术的方式,以完成测量水流这个看似简单的任务。 例如,手动泵依靠泵体中活塞的垂直运动将水抬升,该装置内出现横向移动是磨损的前兆,意味着即将出现故障。有监控的水井或钻井会生成与使用情况相关的数据,这些数据信息有助于做出更好的资源管理和维修安排,有望令社区人员免受水泵故障带来的痛苦。 问题很容易表述:统计水泵手柄的冲程次数,测算相应的出水量,监控手柄是否出现横向运动,传输数据,确保工作零功耗,装置小巧,价格在可承受的范围内,最重要的是,能永远使用下去。 ADI的MEMS加速度计(ADXL362)是理想之选。 这是一款超低功耗的加速度计,只有检测到水泵动作时才会激活微控制器。泵头金属外罩中的启动装置上安有一个小型定制模块,加速度计就装在模块中,隔绝所有潜在干扰。加速度计随水泵工作而进行垂直运动,任何横向移动都处于磨损情况监控之下。 Ray表示:“莱特肯尼理工学院的创新合作伙伴研究了不同的水流传感器,我们从中选用了一种简洁的定时浮动装置。我们考虑了多种无线连接的方式,并将系统设计模块化,这样就可根据基础设施的完备情况选择相应的无线调制解调器。” 他继续补充:“最初,在乌干达进行实地试验时,我们选择使用Sigfox技术,这是一种广泛使用的低功耗、低带宽的系统,非常适用于苛刻的条件(或者说我们当时是这么认为的!)。所有的设计决策都以坚固耐用、低功耗、免维修为主要指导原则。” “我知道LyIT的发展团队若想明确从哪里着手,就需要先拿到一个手动泵,因此我与Fields of Life安排了两个泵,发往爱尔兰……类似的泵不久前才在这里变得普遍。首席研究员Martin Bradley和他的团队由此可以充分理解该装置的物理限制。” 接下来几个月的时间里,许多想法从无到有、经过评估,智能水源的设计也随之进行了一系列灵活修改。例如,库米地区的水井使用者请求安装防窃开关。 之所以纳入这项简单的设计,是为了防止一口好井的部件被偷走,用于维修另一处的坏井。明白了这一点后,团队发现冰箱灯的开关极适合用作防窃开关。 初步发展,未来可期 截止至撰稿日期,乌干达库米区的东部区域已打好12口井,并安装了带有智能水源监控器的手动泵。 ADI使用MEMS XL加速度计和电源管理组件设计出解决方案,生成Fields of Life所需的数据,打造出的实地水泵原型得到了社区代表的一致好评。Ray强调:“ADI并非第一家尝试用传感器为非洲次大陆解决问题的公司,但深入思考问题、与当地社区密切合作是非常必要的。” Fields of Life的Gason表示:“人们对这些设想和这个系统已经有了初步的认识和了解,特别是无线电波和无线电数据传输的相关知识。当大家看到这个系统是多么小巧精细且容易操作之后,接连发出赞叹。一个小小的设备就可以产生数据,我觉得人们要在脑海中接受这件事比较困难,但是,看到区域水资源单位员工出现在现场,在屏幕上点击不同的村庄,查看数据生成,并对数据加以解释……真是倍感自豪。” 重要的是,爱尔兰的公司多方合作伙伴内部一直保持稳健的合作,而Ray最初的愿景被认为是项目得以启动的原因之一。 诚然,随着项目继续推进,仍有一些因素需要作出调整,但是为了让物联网走进农村社区,付出这些努力十分值得。这些设备不断将有价值的数据传输给我们的合作伙伴,其中大量信息集中在水流、高峰期和横向移动方面。横向移动的相关数据对于评估磨损尤为有用,当地水资源部门可采取省时省钱的预防性维护措施。 女性长期承担的取水角色,如今可由相对简单的技术代劳,也是一项重要福利。 正如我们强调的,ADI长期承担企业社会责任,并致力于可持续创新。乌干达的智能水源项目仍处于早期阶段,但Ray相信此技术不仅会显著改善目前的这些社区,还会深刻影响该区域的其他社区。 Ray说:“数十年来,ADI的MEMS传感器已经挽救了许多驾乘人员的生命,如今看到这项技术又为偏远农村社区带来不会传播疾病的清洁水源,我为此倍感自豪。并且做大事离不开团队合作,我们就是一个由ADI发起,政府、学术界、工业界和非政府组织都踊跃参与其中的出色团队。” ADXL362主要特性 超低功耗,可采用纽扣电池供电 高分辨率:1 mg/LSB 医疗植入式衍生选项 内置系统级节能功能包括: 运动激活的可调阈值休眠/唤醒模式 自主中断处理,无需微控制器干预,系统其余部分可以完全关断 深度嵌入式FIFO最大程度地减轻主机处理器负荷 唤醒状态输出支持实现独立的运动激活开关 噪声低至175 µg/√Hz 宽电源和I/O电压范围:1.6 V至3.5 V 通过外部触发器进行加速度采样同步 片内温度传感器 SPI数字接口 可通过SPI命令选择测量范围 小尺寸、薄型(3 mm × 3.25 mm × 1.06 mm)封装 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-21 关键词: 传感器 adi

  • ADI高性能产品及智慧工业研讨会-银川站

    Analog Devices, Inc.(简称ADI)将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱,并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI公司是业界广泛认可的数据转换和信号处理技术全球领先的供应商,拥有遍布世界各地的60,000客户,涵盖了全部类型的电子设备制造商。作为领先业界40多年的高性能模拟集成电路(IC)制造商,ADI的产品广泛用于模拟信号和数字信号处理领域。公司总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市,设计和制造基地遍布全球。ADI公司被纳入标准普尔500指数(S&P 500 Index)。 研讨会议程 时间 演讲主题 9:30-9:45 开场 9:45-10:05 高温器件与裸芯片产品 10:05-10:50 高品质产品(宇航级/EPMP) 10:50-11:00 茶歇 11:00-11:45 精密转换器技术(PADC/PDAC) 11:45-12:15 开关/混合器/参考源/温度传感器产品(SMART) 12:15-13:15 午餐 13:15-13:45 ADI在线购买/样品申请/在线技术支持 13:45-14:15 ADI在线工具 14:15-14:45 运放产品 14:45-15:15 MEMS产品在工业中的应用 15:15-15:25 茶歇 15:25-16:00 ADI电源产品(uMdodule/LDOs/DC to DC/PSM) 16:00-16:30 接口产品 16:30-16:50 问答 电话预约报名 Martin Wei: +86 156 9185 9496 Email:martin.wei@excelpoint.com.cn; Jim Jiao: +86 158 9178 2307 Email:jim.jiao@excelpoint.com.cn 诚邀阁下参加! 关于世健 亚太区领先的元器件授权代理商 世健(Excelpoint)是完整解决方案的供应商,为亚洲电子厂商包括原设备生产商(OEM)、原设计生产商(ODM)和电子制造服务提供商(EMS)提供优质的元器件、工程设计及供应链管理服务。 世健是新加坡主板上市公司,拥有超过30年历史。世健中国区总部设于香港,目前在中国拥有十多家分公司和办事处,遍及中国主要大中型城市。凭借专业的研发团队、顶尖的现场应用支持以及丰富的市场经验,世健在中国业内享有领先地位。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-18 关键词: 集成电路 adi

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