作者：Michael Mock 德州仪器
工程师们几十年来一直在努力理解神秘的共模电压 (VCM) 与输出电压 (VOUT) 比较图。尽管 VCM 与 VOUT 形状经常会因器件及设置配置的不同而不同，但最常见的形状则如图 1 所示。
随着 VCM 接近电源电压，内部运算放大器的输入／输出限制会限制器件的 VOUT 范围。因此，所应用 VCM 的输出摆幅通常取决于内部运算放大器拓扑、电源电压、增益以及参考电压。
图 1. INA114 的共模电压与输出电压范围比较
图 1 中产品说明书图表的测试条件是 VS = ±15V，VREF = 0V。
很多应用都需要不同的工作条件，因此需要定制的 VCM 与 VOUT 比较图。精确的 *** 模型和 TINA-TITM 测试电路可生成这些图表，获得更进一步的了解。
…谷歌搜索术语“模数转换器选择”会产生了数以千计的搜索结果，证明这一任务对参与设计传感解决方案的许多人而言仍然具有挑战性。毕竟，从8位微控制器（MCU）中集成的简单10位ADC到可以GHz速率解析的ADC，有大量的模数转换器（ADC）解决方案。
除非正在设计专门的传感前端，否则您很可能正在寻找一款集成ADC，能够实现高质量的性能，而不会影响节能或操作的灵活性。在这篇文章中，我列出了几个参数，可帮助您缩小ADC的搜索范围，根据应用的具体需要，您可能还要参考其他参数。
作者：Rick Downs，德州仪器 (TI) 高精度模拟应用工程经理
在需要某个信号的绝对值时，我们常常使用高精度整流器电路，其作为计量应用中信号大小测量电路的组成部分。针对这类电路的设计不计其数，但在单电源系统中实现这一功能却具有一定的挑战性。
最近的许多设计都依靠单电源运算放大器 (op amp) 的饱和行为来实现整流。在许多情况下，这样做是可以接受的，但如果您想避免出现运算放大器饱和以及这种饱和带来的许多固有问题（缓慢的恢复时间、潜在的非理想相位反向），则图 1 所示电路是一款较好的解决方案。
图 1 单电源高精度整流器
图 1 所示电路接受负信号（高达器件的电源轨；本例中为 5V）。利用一个 +5V 电源，该电路可以接受高达 10vp-p 的零伏集中信号（即 ±5V）。
就正信号 (Vin > 0V) 而言，U1 起到一个加法器放大器的作用，而 U2 和 U1 则不相干…
多年以来，超声波感应器在乘用车上应用广泛如超声波停车辅助可帮助车辆在低速停车时检测周围物体。此外，踢脚开启后备箱和入侵检测报警则是超声波传感器的两个新兴应用。如图1所示。本文将为您详细解释这三种应用为何以及如何使用超声波感应器。
图1：用于乘用车中的超声波感应器
超声波停车辅助系统
超声波停车辅助也被称为停车辅助系统、停车引导系统和倒车辅助。这些系统可实现从简单地检测周围物体并通过声音警示驾驶员，到几乎没有人为操作的自动停车。通常，这些系统拥有4-16个感应器，巧妙地围绕车身安装，以提供所需的检测覆盖，如图2所示。
图2：使用PGA460-Q1的超声波停车辅助星型配置
设计这些类型应用的工程师应寻求驱动超声波传感器（发射器）的集成电路，同时接收、调节和处理确定物体与车辆距离的超声回波。例如，PGA460-Q1能够可靠地检测距离最远为5米的国际标准化组织…
我经常感到的奇怪的是，我们的行业为什么不在加快氮化镓 (GaN) 晶体管的部署和采用方面加大合作力度；毕竟，大潮之下，没人能独善其身。每年，我们都看到市场预测的前景不太令人满意。通过共同努力，我们能够大大增加这项高能效技术的市场渗透能力。
如果GaN取得胜利，我们都是赢家。世界范围内的能效只需提高1%就足以关闭45个火力发电厂。在我们的日常生活中，我们已经目睹了GaN技术的部署和采用—在几个月之前，有些事情我还不太明白，直到我女儿问我GaN长得什么样子时，我才意识到，在家中的节日彩灯中有数百个GaN：GaN LED。
一个很不错的合作主题就是GaN可靠性。即使GaN晶体管现在通过了传统硅质量检测应力测试，或被称为“qual”，它的部署和采用仍然很慢。由于它是基于硅材料的，“qual”并不能提振低用户对于投入回报的信心。虽然通过“qual”测试对于器件的生产制造、质量和可靠性具有里程碑式的意义，但还不清楚它在器件使用寿命…
随着家庭和办公室开放式布局设计的出现以及日渐转向混合动力电动汽车和电动汽车，愈发需要更安静、高效的电机控制。即使是非常小的声学差异，也会对可闻噪声造成显著影响。
在图 1 中，您可以看到生活空间中的电器如何影响整体噪声水平。利用具有更高功率密度、更高集成度和更高效系统的电机控制电路等先进的实时控制技术，可帮助您实现更出色的系统声学性能。一些其他策略包括使用连续脉宽调制 (PWM) 的矢量磁场定向控制 (FOC) 算法，减少振动的特定控制算法，以及应用死区时间补偿和 PWM 生成来降低可闻噪声的集成控制。
图 1：开放式厨房和客厅的可闻噪声
由于这些不同的产品和策略都可以降低运动控制应用中的可闻噪声，因此可能很难确定哪种策略更适合您的应用。在本文中，我将以 BLDC 集成控制栅极驱动器为例，列出降低运动控制应用中可闻噪声的三种出色方式…
如果您曾用过便携式 CD 播放器，大概率懂得CD 被划伤或弄脏后听到跳音的感受。或许，您也还记得 VHS 磁带的缠绕问题、磁带老化和图像质量差的体验。闪存作为一种经济实用的固态解决方案，淘汰了这些复杂的机械存储方式。
在如今的汽车行业，制造商可以通过使用微型雨刮器、喷水器、压缩空气和其他系统来解决摄像头和传感器的清洗问题。然而，由于这些解决方案价格昂贵且机械复杂度高，因此普及使用的可能性不大。
本文介绍的超声波镜头清洗 (ULC) 固态解决方案可实现摄像头和传感器的自清洗，并且具有成本效益。
鉴于镜头尺寸和材料繁多，实现 ULC 的结构方法也多种多样。那么，半导体如何发挥作用？尽管 ULC 可实现的功能不限于本文所述，为方便起见，本文将典型圆形摄像头上的水滴作为污染物进行演示。
要清洗镜头，可以施加一个力将水滴从镜头上排到视场 (FoV) 外，或者也可以通过施加大于表面张力的力将水滴雾化…
这篇文章是我们运动控制技术文章系列的第三篇（第一篇 |第二篇）。
如果您正在设计电机驱动应用，以往您可能会使用如双极结型晶体管 (BJT) 等多个分立式元件来实现电机控制。尽管这种方法通常成本更低，但使用的元件总数更多，占用的布板空间更大，花费的设计时间更长，复杂度也更高。使用多个元件还可能会影响系统可靠性。
随着应用的复杂度增加、功率提高、占用空间减小，集成变得至关重要。集成解决方案可以缩短设计时间、简化采购流程以及节省成本，同时还可以确保电机系统更加可靠和高效。
在本文中，我将对不同的电机控制实现方案进行比较，包括分立式和完全集成式选项，从而帮助您找到适合您设计的方法。表 1 比较了各种电机控制选项的集成度。
表 1：用于驱动电机的集成度
采用分立式方…
为了确保汽车符合目前对于安全性和高可靠性的要求，汽车行业要求原始设备制造商 (OEM) 执行100%的组装后自动视觉检查 (AVI)。在使用四方扁平无引线 (QFN) 封装的情况下，不太容易看到可焊接或外露引脚/端子，也就使你无法确认它们是否被成功地焊接在印刷电路板 (PCB) 上。封装边缘有用于端子、暴露在外的覆铜，这些覆铜很容易被氧化，这使得侧壁焊锡润湿很困难。
在使用QFN封装时，侧壁焊锡的覆盖率在50-90%之间。OEM一定会产生额外成本，其原因在于不正确组装故障所产生的问题，连同组装过程具有很明显的糟糕焊点而产生的真正故障。使用X光机来检查高质量、可靠焊点会进一步增加成本，或者根本就无法实现。
为了解决汽车和商用零配件制造商所使用的无引线封装中的侧面引线润湿问题，可润湿侧翼工艺被开发出来。这个工艺为可焊接性提供一个可视化指标，并且缩短了检查时间。采用DFN封装的TI LM53600-Q1和LM53601-Q1汽车DC…
在这两部分博客系列的第1部分中，我讨论了除数据表的首页之外，了解有关电源模块集成和解决方案尺寸的完整故事至关重要。在本系列中，我将讨论与电源模块瞬态响应和效率相似的问题。
瞬态响应是最具挑战的模块功能之一，以缩合成前页列表。这个困难常常导致制造商声称他们的设备具有类似“超快速瞬态响应”的物品。而此困难很可能导致此物品变得毫无意义。对于敏感的数字负载，了解设备的瞬态响应是超快的并不够。重要的是要了解您的输出电压将会过冲和下冲，以及恢复需要多长时间。通过确保数据表中的测试条件（如下表1所示）与实际应用紧密配合，您可以轻松评估设备在系统中的性能。
表1：TPSM84A21瞬态性能数据
模块的负载瞬态性能也与设备的输出电容密切相关。这就是模块集成问题再次出现的地方。即使是具有集成电容器的模块也可能在“理想”条件下拉低瞬态数据…
若您是一名设计师，负责将系统中的USB端口迁移到最新的USB标准和USB Type-C连接器，那么您可能已考虑过一些事情。
ESD保护
首先，与从外部将连接器暴露给用户的所有系统一样，您的系统需具有国际电工委员会（IEC）61000-4-2静电放电（ESD）保护。您还需要保护比以前的USB Type-A或USB Micro-B连接器更多的信号引脚。24引脚USB Type-C连接器（图1）需要为两个差分对（D + / D-）提供ESD保护，用于USB 2.0数据；四个差分对用于最高可达20Gbps（TX / RX）的超高速数据总线、边带使用（SBU）引脚和两个配置通道（CC）引脚，用于检测电缆方向。
图1：全功能的USB Type-C插件引脚排列
过压保护
其次，随着高达100 W USB电源输出（PD）的引入，VBUS引脚现在可承载高达20V的电压电平。若VBUS短路到相邻的CC，可能对下游USB Type…
作者：TI 工程师 Daniel Fang
在电梯行业，轿箱内的操纵箱控制面板以及每层楼安装的外呼板上都会用到按键开关，该按键要求具有高可靠性、抗干扰、长寿命和易用美观的特点。目前大部分使用的都是机械式按键。
传统机械式按键通过微动开关和机械结构来实现按键功能，当按键被按下时触发微动开关输出信号给主板，当按键被释放时通过内部弹簧和机械机构实现回弹。传统机械式按键其成本很大一部分是花在模具上，所以如果要更改按键外观，比如外观形状（圆形，方形或者长条形）尺寸大小，按键附加功能，机械式按键就力不从心了，而使用电容式触摸按键就非常简单，电容触摸按键可以让按键设计的更加时尚、友好和个性化。
电容触摸按键，相对于传统机械按键，具有以下优点：
远程信息处理控制单元（TCU或T-BOX）是一种嵌入式车载系统，可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。
在本系列的文章中会依次对以下主要模块进行详细介绍：
第二节：充放电管理；
第三节：接口；
第四节：紧急呼叫单元；
第五节：无线连接单元；
第二节 充放电管理
正常情况下，VBAT为负载供电的同时也会为备用电池充电；当遇到突发状况时（如撞车），VBAT无法正常供电，此时转换成备用电池为负载供电。如下图蓝色阴影框图所示，备用电池的充放电管理主要分成三个部分：电池组、充电器以及预升压。
图-1
1. 电池组
常用的蓄电池有Ni-MH，LiFePO4以及Li-Lon，其特点列举如下表所示。
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类型 |
Ni-MH |
LiFePO4 |
Li-Lon |
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优点 |
可靠耐用； 过量的充电不会产生高温； 成本较低；
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高额定电流； 寿命长； 热稳定性高； 安全； |
高能量密度； 高电压（3.6V… |
相信大多数人很多时候在还未读完“条款和适用条件”的时候就点击了“同意”。既然如此，为何要花费这么多时间去阅读那些繁冗的条文呢？同任何重要的文件一样，数据表也有条文——1页的规格说明， 20页的条文细则。电源模块尤其如此，因为集成化遮掩了关于设备的关键细节。我将分两部分在博客文章中讨论，基于数据表首页的电源模块评估中几个常见的障碍。
对模块的集成进行评估具有挑战性。最基本的电源模块只是一个小的组件，内部有转换器和电感，它基本上替代了一些电源工程师必须投入时间和精力来创建的一些电路板设计。然而，并非所有模块都是相同的：使用了电源模块却并不意味着不需要外部组件（在某些情况下，如图1所示，需要很多外部组件）。
图1：输入和输出电容增加了模块电路的复杂性
模块之间的最大差异与输入和输出电容是否集成有关…
过去，人机界面 (HMI) 包括一个物理控制面板，用户可通过其中的按钮、开关和指示灯与机器进行交流。随着技术的进步，用户能够监控过程、查看状态信息显示和发送命令。如今，HMI 应用随处可见，包括用于控制电视的智能手机应用程序、汽车内的语音命令交互、医院内的病人监护或智能工厂里的触摸屏控制面板。
在日常生活中，我们发现与机器发生交互的地方越来越多。那么，HMI的未来如何？除了数据收集、控制和显示外，新一代HMI将抛开传统的人机界面，在多个应用场景下表现出更加智能和友好的交互，如图 1 所示。
图 1：一名专业医疗人员使用手势识别与智能 HMI 系统进行交互
步入人机交互的新世界，将需要交互式的智能应用，同时，用于支持实现HMI的处理器也面临一系列新的挑战。下面，我们来详细了解下一代 HMI的3个考虑因素。
考虑因素 1：采用边缘 AI 实现新功能
新一代 HMI 设计将依赖于边缘人工智能 (AI) 来实现新功能。例如，机器视觉可通过面部识别来实现对机器的受控访问或通过手势识别来实现无接触操作…
作为电源工程师，我们能够回忆起第一次接触到理想化的降压和升压功率级的场景。还记得电压和电流波形是多么的漂亮和简单（图1），以及平均电流的计算是多么地轻松，并且确定与输入和输出相关的传递函数也轻而易举？
图1：理想化的降压与升压功率级：这些图看起来真是太棒了！
当我们对于用实际组件来实现转换器有更加深入的了解时，这个波形变得复杂了很多。不断困扰开关转换器的一个特别明显的非理想状态就是同步降压或升压转换器内所使用的MOSFET体二极管的反向恢复。氮化镓—GaN器件不会表现出反向恢复特性，并因此避免了损耗和其它相关问题。借助于我的LMG5200和一个差不多的基于硅FET的TPS40170EVM-597，我将开始在24V至5V/4A电源转换器中测量反向恢复。
反向恢复—到底是个啥东西？
一个二极管中的反向恢复就是当反向电压被施加到端子上时流经二极管的反向电流…
**这篇文章是模拟接线 (Analog Wire) 内月度RF采样博客系列中的第8篇博文**
你认为你的射频 (RF) 采样设计运行的还不错，其原因在于你选择了合适的器件，并且定义了时钟源。不过先等一等；你所要完成的工作还远非如此。在不进行适当的频率规划，以确保谐波或时钟混合杂散中产生出洁净频谱的情况下，即使是最好的器件也会造成性能下降。我在上一篇博文中讨论了与交错转换器有关的某些缺陷。频率规划始终是良好收发器设计的一部分，不过RF采样更加关键，这是因为信号一直处于所需的频率频带范围内。与其它具有中间频率 (IF) 或基频级 (BB) 的配置不同，RF采样架构不具有清洁频谱的窄频带通道滤波功能。
在这些发射器中，管理要求将严格限制杂散乘积的等级，使其落在所需频带内，并且刚好在频带外。这些转换器内产生的杂散乘积在到达功率放大器 (PA) 之前无法被有效过滤掉。一旦受到辐射，这些乘积就有可能干扰其它用户。
用一个RF采样数模转…
随着汽车电气系统中日益采用更小更智能的集成电路（IC），现在是开始在解决大家熟视无睹的问题的时候了：为什么我们仍然在天窗模块、车窗玻璃升降器、动力锁、后挡板升降器、记忆座椅、压缩机和泵中用继电器控制电机？当然，使用继电器进行设计便宜而且简单，但是，考虑到其有限的使用寿命和较大的解决方案尺寸，它们的功能对于现代电机应用而言似乎颇显笨重。对于安静、小而安全的解决方案，固态IC是汽车电机控制应用的最佳选择。
解决方案尺寸
我们来比较一下两种解决方案，如图1所示：典型的继电器解决方案和具有相同额定电压和电流的等效固态解决方案。
图1: 继电器解决方案与固态解决方案
针对解决方案尺寸，固态8mm×8mm方形扁平无引脚封装（QFN）加上两个双排封装N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）约占继电器解决方案电路板面积的三分之一。看z轴，整个固态解决方案大约9毫米高。或0.035英寸。如果要构建电机驱动器印刷电路板（PCB…
作者：Robert Taylor1 德州仪器
大多数电源设计人员都知道怎样把较高电压转换到较低电压（降压转换器）或把较低电压转换到较高电压（升压转换器）。但如果要生成不同极性的电压又当如何呢？这类电源设计并不常见，但对各种工业、音频以及 RF 应用来说极为必要。
从正极生成负电压有几种不同方法。您可使用任何类型的隔离转换器（反激、正激等）或升降压转换器。
在使用隔离转换器时，GND 被隔离，设计人员可根据设计需要随意连接负载。在使用非隔离拓扑生成该负电压时，升降压转换器（图 1）最便捷。
图 1：升降压转换器的简单原理图
非隔离拓扑的挑战在于如何在负输出电压和控制信号之间建立关联。可使用放大器或晶体管创建电平转换器，不过还有更低成本、更便捷的方法。您可使用任何通用降压转换器 IC，将该 IC 按一定配置连接起来，就可解决该挑战。
图 2 —
这种配置的思路是把输出电感器连接至 GND（而非降压转换器中的…
环顾我们当前日常生活中的 Bluetooth® 应用，我们有理由期待未来世界能够实现更高程度的互联。据蓝牙技术联盟（SIG）估计，蓝牙设备的年出货量将在 2026 年超过 70 亿。在医疗设备、玩具、个人电子产品、智能家居设备等领域，市场需要更高的蓝牙集成度。为满足该市场需求，富有创新精神的工程师将有机会大展拳脚。
蓝牙在医疗领域的发展趋势
蓝牙功能在医疗方面的应用越来越多，包括血糖监测仪、医疗传感器贴片，甚至还有智能牙刷。对于设计者来说，需要满足消费者对以下特性的需求：
蓝牙在个人电子产品领域的发展趋势
尽管游戏产品、玩具或遥控器等个人电子产品与医疗救生设备大不相同，但对集成蓝牙的特性要求则较为类似，包括：
简介
数据采集系统的设计人员—特别是需要在过程控制或自动化系统中进行精密测量的设计人员—已经习惯地将他们的系统设计为在第一那奎斯特区域内运行，这只意味着最大输入频率必须被限制在少于一半采样频率的范围内。所以，如果你搭建了一个系统，用于捕捉最大频率为20KHz的音频，那么你必须在40KHz频率以上进行采样，以确保捕获到最高频分量。
混叠
那么，当你不遵循这个规则时，系统会发生什么情况呢？我们假定，你在15kHz上对模拟信号进行采样，此时的频率分量高达20kHz—你将最终遇到“混叠”问题，或者将上部分量折叠进入输入信号的工作频段（请见图1）。这些混叠信号将增加到原始信号上，并且将无法把已混叠频率分量与原始信号区分开来。
图1：输入信号与第二那奎斯特区域产生交叉，并被混叠进入信号的工作频段
在大多数情况下，捕捉模拟信号，并且不遵守那奎斯特采样规则的系统被认为是“不良系统…
十多年前，半导体设计与应用工程师在有了可行 CMOS 硅芯片时高兴得相互击掌庆祝，因为它可在 80% 的良率下实现 100uV 以下的放大器输入失调电压。当时，Allen Bradley、John Deere、Rockwell Automation 以及 Siemens 等工业领域巨头都考虑将 CMOS 放大器作为较低成本的平台，但它们很少将其用于实现高性能。
尽管双极性技术依然盛行，但新型 CMOS 放大器正在以先进的设计技巧、高级的微调方法以及提高的良率逐渐打破工艺局限性。
以往，双极性器件在需要高精度的应用领域一直处于工程师的“首选”项。这些器件可实现低于 1uV/ºC 的失调漂移，而 CMOS 的输入级则提供高达 5uV/ºC 的失调漂移。
在 CMOS 输入运算放大器中实现极低失调的挑战在于阀值电压之间的差异（输入差分对）以及栅…
（注：Kaustubh Gadgil和Robert Schreiber合撰此技术文章。）
随着系统尺寸越来越小，每平方毫米的印刷电路板（PCB）面积都至关重要。与此同时，随着对数据需求的增加，则需要监视更多的传感器。
本文将讨论如何显著减少PCB占用空间，增加通道密度以及最大限度地发挥其他组件和功能与TI微型数据转换器高度集成的优势，从而以更小的尺寸创造更多的价值。
第一个优点：PCB占用空间更小
设计和封装技术的进步使得电子元件变得越来越小。 如图1所示，TI最新的单通道ADC（ADS7042）占用空间为2.25mm2，几乎是十年前同类ADC的一半。同样，TI最新的单通道DAC（DAC53401）是十年前同类DAC的四分之一。同样，对于多通道应用，TI最新的8通道ADC（
EMI 的工程师指南，完整版目录
EMI 的工程师指南第 5 部分 — 采用集成 FET 设计的EMI 抑制技术
EMI 的工程师指南第 6 部分 — 采用离散 FET 设计的EMI 抑制技术
EMI 的工程师指南第 7 部分 — 反激式转换器的共模噪声
EMI 的工程师指南第 8 部分 — 隔离式 DC/DC 电路的共模噪声抑制方法
第1部分 — 规范与测量
简介
多数电源应用必须减少电磁干扰 (EMI) 以满足相关要求，系统设计人员必须尝试各种方法来减少传导和辐射发射。
电磁兼容性 (EMC) 标准的合规性（例如，针对多媒体设备的 CISPR 32，针对汽车应用的…
一、引言
随着电路设计高速高密的发展趋势，QFN封装已经有0.5mm pitch甚至更小pitch的应用。由小间距QFN封装的器件引入的PCB走线扇出区域的串扰问题也随着传输速率的升高而越来越突出。对于8Gbps及以上的高速应用更应该注意避免此类问题，为高速数字传输链路提供更多裕量。本文针对PCB设计中由小间距QFN封装引入串扰的抑制方法进行了仿真分析，为此类设计提供参考。
二、问题分析
在PCB设计中，QFN封装的器件通常使用微带线从TOP或者BOTTOM层扇出。对于小间距的QFN封装，需要在扇出区域注意微带线之间的距离以及并行走线的长度。图一是一个0.5 pitch QFN封装的尺寸标注图。
图一 0.5 pitch QFN封装尺寸标注图
图二是一个使用0.5mm pitch QFN封装的典型的1.6mm…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
