作者：Haiwen Huang
TWS（True Wireless Stereo, 真无线蓝牙耳机）需要检测充电仓盖的开合，以及耳机是否在位，在这一检测功能中，霍尔器件因为反应灵敏，体积小，功耗低，受到越来越多的客户的青睐。在本文中，我们将会介绍市场常见的开关监测方案，以及TI 霍尔传感器技术在TWS 耳机中的应用。
一、常规开关检测方案
1、机械弹针检测
机械弹针结构简单，对精度要求高，但是使用寿命短，易受粉尘、水汽、振动等因素影响，触点容易锈化，极易产生金属疲劳损坏。
2、磁簧开关检测
磁簧检测是通过磁铁感应密封在玻璃管内含有贵金属材料的触点。因此，该开关不受湿气或其他环境因素的影响，触点不会氧化，缺点是体积大、安装难、易损坏。
3、红外光电开关检测
红外光电开关把光发射器和接收器面对面地装在一个槽的两侧。发光器发出红外光，在开盖时接收器能收到光，合盖时槽中光线被遮挡…
超高清 (UHD) 显示器来了！随着YouTUbe、Netflix和Amazon Instant Video已经开始提供4K内容，不可避免的是，现成可用的内容会越来越多。牢记住这一点，广播和专业视频内容供应商会持续升级他们现有的传输接口，以支持更高分辨率视频内容不断增长的带宽需要（请见图1）。
图1：高分辨率视频
如果你是一名研究视频切换器、显示器、路由器、具有串行数字视频接口 (SDI) 的格式转换器或分布式放大器灯广播或专业视频设备的系统设计人员，你很有可能考虑过以下这三个问题。
在很多年的时间里，广播公司和其他内容提供商已经使用SDI进行未压缩的视频传输，并且有一整套的基础架构来支持其运行；然而，以太网接口上的IP（互联网协议）传输变得越来越普遍。有一款现成可用的IP解决方案降低了成本；提供基础架构实现方式的灵活性；并且增加了更高数据速率的可扩展性…
步进电机有许多不同类型，但永磁体和混合步进电机有两种主要绕组配置，通过两相驱动——单极性和双极性。单极电机的常见接线配置是连接到电机绕组（A +，A-，B +和B-）的六根导线，以及连接到电机供电电压Vm的每相的中心抽头，如图1所示。
图1：六线单极步进电机绕组连接
这种配置中，电机通过接通电机绕组的各个段来进行换向，这意味着电流仅需在一个方向上流动。这种配置可以简化驱动电路的设计，因为只需要四个低侧开关和续流二极管即可接通绕组的各个段。图2说明了采用2.0A单极步进电机驱动DRV8805的此类配置。
图2：DRV8805与单极电机连接时的布线
简化设计需要权衡的因素是：在任何给定时刻，电机仅使用一半的绕组，从而无法实现最大的转矩能力。
相反，双极步进电机只有四根导线连到电机绕组，分别标记为A+、A-、B+和B-。如图3所示，双极步进电机没有中心Vm抽头。
图3：四线双极步进电机绕组连接
由于缺少中心抽头…
选择合适的温度传感器不但可以节省成本，还可以尽可能地提高系统性能。在这篇博文中，我将主要来谈一谈热敏电阻和模拟温度传感器，这两个都是成本有效的温度感测解决方案。而问题在于，你怎么才能知道选择哪一个呢？
从技术上讲，热敏电阻是一种电阻器，它的电阻值随温度的变化而变化。如图1中所示，需要一个偏置电路和少数几个外部组件，在这里，偏置电阻器和热敏电阻组成了一个分压器，并且被接到一个可选运算放大器上，这个运算放大器与微控制器 (MCU) 的模数转换器 (ADC) 相连，从而将热敏电阻的电阻值转换为一个温度值。
图1：热敏电阻解决方案
热敏电阻的优势在于其低成本。此外，作为一个电阻器，它可以采用极小型两端子封装，并被放置在接线式探针内。
热敏电阻的缺点是，只有在很窄的温度范围内，它的输出才是线性和准确的，而在这个范围之外会变得非线性。图2绘制了三条热敏电阻的输出曲线，偏置电阻分别为1MΩ、35kΩ和10kΩ。在窄温度范围内，每条曲线都是线性的…
随着城生活节奏加快以及生活品质的不断提高，扫地机器人成为了年轻的都市白领的新宠。扫地机器人通常由主机、尘盒、遥控器、充电座等组成。扫地机器人不仅可以完成琐碎的扫地工作，还可以自动回充，通常使用20V适配器和4节锂电池串联供电。
锂电池充电管理可分为集成方案和分立方案，集成方案通常采用BQ24610或BQ24773（SMBUS/I2C接口）,具有±0.5% 充电电压和±2% 充电电流精度，带有电源路径管理将系统电压稳定在电池电压，无电池或电池深度放电的情况下支持系统即时启动操作。
分立方案通常由MCU,MOS和运放构成（如图1所示），MCU实时采样电池的充电电压和充电电流，充电截止电流通常是充电电流的1/5~1/10。普通的运放由于本身的输入Offset偏置电压 (~3mV) 过大，使得充电电流采样的精度不高。例如，对于10mR的电流检测电阻在1A和0…
机架式（ToR）交换机、路由器、服务器和存储器等各种当今高速通信设备是数据中心最时尚、功能强大和精心设计的主角。这些设备包含令人印象深刻的电路，多个端口实现25Gbps以上的速度，还有复杂的开关专用集成电路（ASIC）和复杂的信号调理设备。
很容易忘记的是，对于每个高速端口（小型可插拔接口（SFP）、四通道小型可插拔接口（QSFP）、串行连接小型计算机系统接口（SAS）等），有四至九个与该端口相关的低速信号需要管理。这意味着，对于高端口计数系统（例如48端口ToR开关），可能有超过400个低速信号。这会用很多电线！
为了管理所有这些信号，典型的设计实施涉及高引脚数现场可编程门阵列（FPGA）、I2C多路复用器、移位寄存器、LED驱动器和额外的印刷电路板（PCB）层。这些方法难以实施，电路板很拥挤和不容易扩展——直到现在，都是如此。TI的…
作者: Thomas Kugelstadt 德州仪器
串行外设接口 (SPI) 总线是一个工作在全双工模式下的同步串行数据链路。它可用于在单个主控制器和一个或多个从设备之间交换数据。其简单的实施方案只使用四条支持数据与控制的信号线（图 1）：
图 1：基本 SPI 总线
虽然表 1 中的引脚名称来自摩托罗拉开发的 SPI 标准，但具体集成电路的 SPI 端口名称往往与图 1 中所示的不同。
表 1：SPI 引脚名称分配
SPI 数据速率一般在 1 到 70MHz 的范围内，字长为从 8 位及 12 位到这两个值的倍数。
数据传输一般由数据交换构成。在主控制器向从设备发送数据时，从设备也向主控制器发送数据。因此主控制器的内部移位寄存器和从设备都采用环形设置（图 2）。
图 2：双移位寄存器形成一个芯片间的环形缓存器
在数据交换之前，主控制器和从设备会将存储器数据加载至它们的内部移位寄存器。收到时钟信号后…
为响应客户对顶级音频质量的需求，音频系统设计人员正在研究高分辨率或高清（HD）音频，因为越来越多的中端系统买家需要以前只能在高端系统中使用的高清音频性能的类型。过去，44.1kHzCD品质采样频率对于大部分市场来说已足够，但是今天（和可以预见的将来），高保真声音的需求只会继续增长。
根据专业和消费类音频设备公司，更高的采样频率捕获并再现更广泛的频率范围。大于20kHz音频频率的再现，包括超高频谐波，给出了声音（特别是声学乐器）的微妙组成部分的特性。据这些音频设备公司介绍，有一些技术优点使其值得转向更高的采样频率，例如由于在数模转换或模数转换期间采用的陡峭滤波器来减少不必要的副作用。
简单地选择一个现成的音乐播放器将不会兑现高分辨率音频的承诺，这需要专门的硬件来真正享受其丰富内涵和微妙之处。当然，并非每个音频文件或媒体都被录制在高清音频中。
…作者：TI 工程师 Iven Su, Max Han
POE (Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。TI公司的TPS23753A是一款集成有POE接口并且内置峰值电流模式DC-DC 控制器的PD芯片。它支持IEEE 802.3at的13W, type 1的PD接口标准，适用于VoIP电话、无线AP等多种PD系统。
图1：PoE供电方式
IEEE 802.3标准中提出了以太网的隔离要求，安规测试IEC60950 标准中要求以太网线与任何消费者可能接触处都要实现隔离。然而在一些实际应用当中，不需要实现电路系统隔离也可以满足相应标准的隔离要求，例如使用塑料外壳的低成本路由器和无IO扩展的电子标志牌等等…
作者：TI 工程师 沈军
电源域隔离是电压监控ADC系统的一个重要设计要点，不合理的电源域隔离可能导致芯片关不掉，芯片发生闩锁，甚至芯片损坏的后果。这些问题主要是由于芯片内部ESD保护二极管的限制，以及芯片上电时序的限制，充分考虑这两点并且结合一些有效的隔离方法，可以较方便的设计出合理的电源域隔离方案。
图（1）电压监控
上图是一个典型的ADC电压监控系统的设计，对比两颗ADC，TLC4541 与ADS7951的使用情况。下面分别从芯片手册绝对最大值限制，输入电压隔离，输出接口隔离几个角度来理解电源域隔离设计。
芯片绝对最大值限制
绝对最大值限制，是指芯片管脚上电压，或者芯片温度，或者功率耗散等超过了绝对最大允许值，芯片可能会损坏的一种说明。这里我们只考虑芯片管脚电压的限制，左图是TLC4541的限制，所有的输入电压都是以VDD为参考…
作者：Lin Wu，德州仪器 (TI) 产品市场营销经理
今天，我们来谈谈所有电子系统都存在的一种常见问题——电磁干扰也即 EMI，并侧重讨论时钟的影响。
从广义来讲，EMI 是中断、阻碍或者降低电子器件有效性能的所有电磁干扰。其产生的方式有两种：1）通过存在于信号之间的寄生电感/电容，或者通过电源或接地连接的无用耦合，从而产生 EMI；或者2）直接通过电子/磁辐射，即辐射性 EMI。
由于两个原因，时钟信号常归咎于 EMI。即使时钟低频率运行，较好的时钟上升/下降沿也包含大量的奇次谐波，其在更高频率时会引起 EMI。另外，时钟通常会在板上传播一段较长的距离，从而更可能给其他组件带来干扰。通常，EMI 可通过频谱分析仪测量，如图 1 所示。图中，绿色信号存在一些超出红色 FCC 屏蔽的频率分量（300MHz…
USB Type-C™连接器应用于笔记本电脑甚至机顶盒变得越来越普遍，但随着它应用于小尺寸应用程序，如手机、穿戴设备或其他便携式电子设备，系统设计人员具有不同的设计考虑。他们的挑战是如何利用众多的新功能，包括更高的功率传递；可逆连接器；更高的数据速率；以及运行高清晰度多媒体接口（HDMI）、DisplayPort和Thunderbolt等备用模式的选项，同时不断减少自身系统的外形尺寸和功耗。
新型USB Type-C连接器除了用于USB Type A或Micro-USB连接器的标准静电放电（ESD）保护外，还具有挑战性的保护考虑。由于USB Type-C连接器的管脚间距如此之小，因此可能会将高电压VBUS电源管脚短路到附近的数据管脚。而且由于通过VBUS电源传送（PD），VBUS电源管脚可达到20V，5A，因此将VBUS短路到配置通道（CC）或边带使用（SBU）管脚对下游PD控制器来讲将是灾难性的，因为PD控制器并不能处理这些管脚上的较高电压…
作者：德州仪器Ryan Kraudel
本文是主题为“用于生物计量可穿戴设备的光学心率传感器”三篇系列文章的第一篇。本篇着重介绍这些传感器系统的工作原理和通过它们可以测量什么。
大部分可穿戴设备采用光电容积脉搏波描记法（PPG）来测量心率及其他生物计量指标。PPG是一种将光照进皮肤并测量因血液流动而产生的光散射的方法。该方法非常简单，光学心率传感器基于以下工作原理：当血流动力发生变化时，例如血脉搏率（心率）或血容积（心输出量）发生变化时，进入人体的光会发生可预见的散射。下图1介绍了光学心率传感器的主要元件和基本工作原理。
图 1：光学心率传感器的基本结构与运行
光学心率传感器使用四个主要技术元件来测量心率：
你曾经在家中收到过一箱装有价格昂贵，且对温度十分敏感的处方药吗？如果包装箱被打开了，物品温度上升，而你不十分确切地知道温度有多高，也不知道暴露在这个温度下有多长时间，你该怎么办呢？嗯，我家就遇到过这种情况，确定药品是否还能够使用可不是一件让人高兴的事情。
在这篇博文中，我将讨论一个物联网 (IoT) 工业应用，其中涉及制造工艺、封装和运输易变质货物—这被称为“冷链”—以及一个被称为数据记录器的简单、低成本解决方案将如何在我的解决方案中发挥重大作用。
作为资产跟踪的一种形式，冷链管理需要确保产品从制造或种植，直到被使用或消费过程中保持恒定温度的所有方法。以下只是其中涉及的某些行业：
图1是食品冷链管理过程的一个流程图，其中的温度计符号代表一个有可能需要温度监视的步骤…
作者：Collin Wells, 德州仪器精密模拟应用工程师
在现代工业控制系统中，4-20 mA电流环路发送器一直是在控制中心和现场传感器/执行器之间进行数据传输最为常用的发送器，主要是因其便于安装、使用和维护。随着气动信号被用于控制执行器，并在早期工业自动化现场作为比例控制之后，4-20 mA电流环路发送器开始被大量应用[1]。典型的压力范围是3 PSI – 15 PSI，其中3 PSI代表零度输入/输出，15 PSI代表满量输入/输出。如果气动管路发生破裂，压力将降至0 PSI，表示出现需要修复的故障。电子化开始普及之后，气动管路逐渐被替代，取而代之的是由放大器、晶体管和其他分立电子元件组成的4-20 mA电流环路。
您可能会问“为什么要使用电流环路？”基尔霍夫定律中指出电流在闭合环路中是恒定的。由此便可以在很长的距离内使用4-20 mA电流环路，而且环路中任一点的电流都是恒定的，不受导线电阻的影响。当然，欧姆定律有效性的前提是具备充分的环路电压…
在电路设计过程中，应用工程师往往会忽视印刷电路板(PCB)的布局。通常遇到的问题是，电路的原理图是正确的，但并不起作用，或仅以低性能运行。在本篇博文中，我将向您介绍如何正确地布设运算放大器的电路板以确保其功能、性能和稳健性。
我与一名实习生最近在利用增益为2V/V、负荷为10kΩ、电源电压为+/-15V的非反相配置OPA191运算放大器进行设计。图1所示为该设计的原理图。
图1：采用非反相配置的OPA191原理图
我指派实习生为该设计布设电路板，同时为他做了PCB布设方面的一般指导（即尽可能缩短电路板的走线路径，同时将组件保持紧密排布，以减小电路板空间），然后让他自行设计。设计过程到底有多难？其实就是几个电阻器和电容器罢了，不是吗？图2所示为他首次尝试设计的布局。红线为电路板顶层的路径，而蓝线为底层的路径。
当时，我意识到电路板布局并不像我想象的那样直观；我应该为他做一些更详细的指导…
也许你也会跟我一样认为典型数据表中的某些规格难以理解，这是因为其中涵盖了一些你不太熟悉的隐含惯例。对许多RF系统工程师而言，其中一种规格便是锁相环（PLL）中的相位噪声。当信号源被用作本机振荡器（LO）或高速时钟时，相位噪声性能对满足系统要求起到了重要作用。最初从数据表中推断出该规格时似乎就像一个独立的项目。下面我来讲解一下如何通过读取PLL的相位噪声规格来对您的无线电或高速应用可达到的性能进行初步评估。
注意，PLL是一种控制回路，这种系统具备频率响应功能。参考路径中生成的噪声受控于回路中对系统输出的低通频率响应，而压控振荡器(VCO)中生成的噪声受控于回路中对系统输出的高通频率响应。参见图1。
图1：锁相环中的两个已建模的噪声源（绿色和蓝色）及其对系统输出的频率响应
环路带宽内部（低通频率响应）PLL产生的噪声分为两个部分——闪烁噪声和白噪声，但环路带宽外部（高通频率响应）的噪声在数据表中通常表示为开环VCO性能。…
作者：Jamie Zhang
随着智能手机产品轻薄化的流行趋势，喇叭的体积越来越局限，这样造成外放的性能很难提升。同时，音频现在是手机上非常重要的卖点，大音量和好音质是市场上非常主流的要求。所以面对这两方面的一个Tradeoff，SmartPA在市场上的需求越来越多。
SmartPA主要是通过智能的保护算法实现对喇叭振幅和喇叭温度的保护，从而充分发挥喇叭的潜力，在有限的喇叭空间的情况下实现大音量和好音质。这一部分TI的解决方案主要包括TAS2557, TAS2560和TAS2559。对于单声道方案而言，主要是内置DSP的TAS2557和不带DSP的TAS2560。对于内置DSP的方案而言，保护算法是跑在芯片内部的DSP上，所以实现相对而言更容易。那对于没有DSP的方案来说，保护算法是需要跑在平台端的DSP上，那本文主要就是针对这种应用…
工厂自动化设备、电网基础设施应用、电机驱动器和电动汽车 (EV) 等高电压工业和汽车系统能够产生数百至数千伏的电压，这不仅会缩短设备寿命，甚至会给人身安全带来重大风险。本文介绍如何利用全新隔离技术来保证这些高电压系统的安全，从而提高可靠性，同时缩小解决方案尺寸并降低成本。
隔离方法
集成电路 (IC) 实现隔离的方式是阻断直流和低频交流电流，而允许电源、模拟信号或高速数字信号通过隔离栅传输。图1展示了三种用于实现隔离的常用半导体技术：光学（光耦合器）、电场信号传输（电容式）和磁场耦合（变压器）。
(a)
(b)
(c)
图 1：半导体隔离技术：光耦合器 (a)；电容式 (b)；变压器 (c)
TI 利用电容隔离技术和专有集成平面变压器（磁隔离），以及先进的封装和工艺技术，力求提升我们大型且品类齐全的隔离式 IC 产品系列的可靠性…
通常，在定义一种新器件以达到严格的汽车标准时，我们的团队会看其它需要相同功能的系统，并且我们会设计跨所有这些应用的器件。这正是我们的团队开发新型ALM2402（专为汽车应用设计的双大电流运算放大器（运放））时发生的情况。
在定义ALM2402时，我们意识到许多汽车和工业系统均需要一种可驱动大电流电容性或电感性负载的运放。
在过去，常要求设计人员用分立组件来满足这种需要。要用分立组件设计一种简单的大电流放大器，您需要放大器、双极结型晶体管（BJT）和二极管。图1所示就是这样的一个范例，通常用于电机驱动器应用。该实施方案可驱动解析器（用来测量电机轴旋转角度）的励磁线圈。您可在许多汽车和工业应用中找到放大器设计（如驱动电感性负载）。这种典型的解决方案会在电路板空间和输出晶体管偏置方面给设计人员带来挑战。
此外，还需提供附加电路以实现过电流保护功能，这增加了分立实施方案的空间挑战。没有过电流保护功能，该系统会变“哑”。如果没有任何保护功能…
在本系列文章的第一部分，我们讨论了直流增益中偏移电压(VOS)和偏移电压漂移(TCVOS)的结构，以及如何选择具有理想精确度的毫微功耗运算放大器（op amp），从而使放大后低频信号路径中误差最小化。在第二部分中，我们将回顾电流感应的一些基础知识，并介绍如何在提供精确读数的同时，利用运算放大器来实现系统功耗最小化。
电流感应
设计者通过将一个非常小的“分流”电阻串联在负载上，在两者之间设置一个电流感应放大器或运算放大器，实现用于系统保护和监测的电流感应。虽然专用的电流感应放大器能够发挥十分出色的电流感应作用，但如果特别注重功耗的情况下，精密的毫微功耗运算放大器则是理想的选择。
有两个位置可以根据负载放置分流电阻：负载与电源之间（图1），或者负载与接地之间（图2）。
图1：高侧电流感应
图2：低侧电流感应
在这两种情况下，为了利用已知阻值的电阻来感应电流，通过运算放大器来测量分流电阻两端的电压。运用欧姆定律…
您好，欢迎再度光临“时序至关重要”博客系列。在一篇以前的文章中，Timothy T.曾谈到JESD204B接口标准（该标准越来越受欢迎，因为它能在高速数据采集系统里简化设计）的时钟要求。在本文中，笔者将谈论抖动合成器与清除器的不同系统参考信号（SYSREF）模式，以及如何用它们来最大限度地提高JESD204B时钟方案的性能。
LMK04821系列器件为该话题提供了很好的范例研究素材，因为它们是高性能的双环路抖动清除器，可在具有器件和SYSREF时钟的子类1时钟方案里驱动多达七个JESD204B转换器或逻辑器件。图1是典型JESD204B系统（以LMK04821系列器件作为时钟解决方案）的高级方框图。
图1：典型的JEDEC JESD204B应用方框图
LMK04821凭借来自第二锁相环（PLL）电压控制振荡器的单个SYSREF时钟分频器来产生SYSREF信号。信号从分频器被分配到个别的输出路径…
作为最重要的设计参数之一，选择环路带宽涉及到抖动、相位噪声、锁定时间或杂散之间的平衡。适合抖动的最优环路带宽BWJIT也是数据转换器时钟等许多时钟应用的最佳选择。如果BWJIT并非最佳选择，首先要做的仍是寻找最优环路带宽。
图1中，锁相环(PLL)与压控振荡器(VCO)噪声交叉处的偏移，BWJIT（约为140kHz）通过减少曲线下方的面积来优化抖动。
图1：最优抖动带宽
尽管此带宽BWJIT对抖动而言是最优的，但对于相位噪声、锁定时间或杂散却并非如此。表1给出了环路带宽对这些性能指标的影响的大致参考。
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性能指标 |
最优带宽 |
备注 |
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抖动 |
BWJIT |
最优值一般为BWJIT。在低集成限制更高的一些情况下，有时较窄的环路带宽实际上效果更好。 |
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锁定时间 |
无限 |
VCO锁定时间随着环路带宽的增加而提高，但有时会受到VCO校准时间… |
在尝试将锁相环（PLL）锁定时，你是否碰到过麻烦？草率的判断会延长调试过程，调试过程变得更加单调乏味。根据以下验证通行与建立锁定的程序，调试过程可以变得非常简单。
第1步：验证通信
第一步是验证PLL响应编程的能力。如果PLL没有锁定，无法读回，则尝试发送需要最小量硬件命令工作的软件命令。一种方法是通过软件（而非引脚）调节PLL的通电断电寻找引脚的可预测电流变化或偏置电压电平变化。许多PLL在其输入（OSCin）引脚的电平在通电时为Vcc/2，在断电时为0V。
如果PLL集成了压控振荡器（VCO），则查看低压差（LDO）输出引脚电压是否对通电和断电命令做出反应。还可能可以切换输入/输出 (I/O)引脚，比如许多LMX系列PLL的MUXout引脚。如果采用上述方法能够验证通信，就可以继续尝试进行锁定。
如果无法验证通信，则查找常见的原因，例如以下原因：
在为下一代服务器和交换机实现从10G到25G系统的转换时，硬件设计工程师们必须满足以下这些互相抵触和矛盾的目标：尽可能降低数据延迟、保持或减小功耗、以及尽可能地降低成本。为了用具有竞争力的成本优势为数据中心用户提供世界一流的产品，从根本上来说，你必须少花钱多办事。
以下是5个快速小窍门，它能使你在设计25G系统时做出很好的平衡：
1.确定系统中的哪条链路将会需要信号调节；这将取决于走线长度和印刷电路板 (PCB) 材质。低损耗材料需要较少的信号调节，不过它们的价格也比标准材料要贵。损耗大于专门用途集成电路 (ASIC) 的内在补偿功能的通道将需要某种形式的信号调节。例如，如果你的ASIC能够实现30dB的补偿，你就有可能希望为损耗达到27dB或以上的通道增加信号调节，而其中的3dB差异可以作为安全裕量。
图1是一个PCB材料A和B之间的通道损耗预算分析比较示例图。
图1：一个系统内通道的示例分布，假定ASIC损耗补偿能力…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
