selina的博客

硬核知识上线丨开发设计中的噪声问题,你该这样避免!

一声叹息,幽幽传来,“唉,又是噪声问题!...”——这样的场景,你遇到过多少次呢?

在电路板设计中,噪声问题是每位设计师都会遇到的一大问题。为了解决噪声问题,一般需要花费数小时时间来进行实验室测试才能揪出真正的元凶。然而很多时候我们却发现,噪声问题是由开关电源的布局不当而引起的。 唔,该怎么解决此类问题呢?

作为例子的开关调节器布局采用双通道同步开关控制器 ADP1850,第一步是确定调节器的电流路径。然后,进行物理规划和电源器件的考虑。此外,我们需要了解一点:电流路径决定了器件在该低噪声布局布线设计中的位置。

01、调节器的电流路径

在开关转换器设计中,高电流路径和低电流路径彼此非常靠近。交流(AC)路径携带有尖峰和噪声,高直流(DC)路径会产生相当大的压降,低电流路径往往对噪声很敏感。适当PCB布局布线的关键在于确定关键路径,然后安排器件,并提供足够的铜面积以免高电流破坏低电流。性能不佳的表现是接地反弹和噪声注入IC及系统的其余部分。

图1所示为一个同步降压调节器设计,它包括一个开关控制器和以下外部电源器件:高端开关、低端开关、电感、输入电容、输出电容和旁路电容。图1中的箭头表示高开关电流流向。必须小心放置这些电源器件,避免产生不良的寄生电容和电感,导致过大噪声、过冲、响铃振荡和接地反弹。

当应用没有“查克拉”了,你要怎么破?

当应用完备,作为“查克拉”的电池却不给力时,你会怎样做?是否考虑过采用无线供电?如果是,那你会选择怎样的能量收集方案呢?

无线功率传输(WPT)系统由气隙分隔的两部分组成:发射(Tx)电路(包括发射线圈)和接收(Rx)电路(包括接收线圈)(见图1)。与典型的变压器系统非常相似,发射线圈中产生的交流电通过磁场感应在接收线圈中生成交流电。然而,与典型的变压器系统不同的是,原边(发射端)和副边(接收端)之间的耦合程度通常很低。这是由于存在非磁性材料(空气)间隙。

关于差分放大器的共模抑制比,你有考虑过电阻吗?

在诸多应用领域中,采用模拟技术时都需要使用差分放大器电路。例如测量技术,根据其应用的不同,可能需要极高的测量精度。为了达到这一精度,尽可能减少典型误差源(例如失调和增益误差,以及噪声、容差和漂移)至关重要。为此,需要使用高精度运算放大器。放大器电路的外部元件选择也同等重要,尤其是电阻,它们应该具有匹配的比值,而不能任意选择。

图 1. 传统的差分放大器电路。

理想情况下,差分放大器电路中的电阻应仔细选择,其比值应相同 (R2/R1 = R4/R3)。这些比值有任何偏差都将导致不良的共模误差。差分放大器抑制这种共模误差的能力以共模抑制比(CMRR) 来表示。它表示输出电压如何随相同的输入电压(共模电压)而变化。

一份“控温指南”,重磅奉上!

在光纤电信系统中,激光二极管用作发送信号的发射激光器,以及掺铒光纤放大器(EDFA)和半导体光放大器(SOA)的泵激光器。在这些应用中,激光器的特性(包括波长、平均光功率、效率和消光比)必须保持稳定以确保电信系统的整体性能良好。然而,这些特性取决于激光器的温度:只要温度发生漂移,波长就会改变,转换效率将会降低。要求的温度稳定性介于±0.001°C至±0.5°C,具体数值视应用而定。

为了控制温度,需要一个由热敏电阻、热电冷却器(TEC)和TEC控制器组成的环路。热敏电阻的阻值与温度成比例变化(反比或正比,取决于热敏电阻类型),当配置为分压器时,可利用它来将温度转换为电压。TEC控制器将该反馈电压与代表目标温度的基准电压进行比较,然后控制流经TEC的电流,从而调整TEC传输的热量。

5 分钟教你准确分析光伏 I-V 特性

光伏(PV)模块是普及和经济适用的可再生能源。大多数光伏模块的寿命约为20年,但是,热应力和湿度侵入等其他原因会导致光伏模块的输出功率随着时间的推移而下降。为了进行调试,可通过PV模块的电压-电流特性曲线的变化来测量其性能下降情况。

由于PV模块的功率输出会随着温度发生很大的变化,因此需在其典型工作环境中测量其性能,这一点很重要。此类工作环境通常是阳光充足的户外区域,比如屋顶或未开发的空地,在这些地方很难为测量设备提供电力或控制温度。

因此,有一点很重要,即:用于对模块性能进行特性分析的测量设备不会随温度变化出现指标漂移。另外,理想的I-V测量解决方案还将是便携式的,并且功率极小。

36V、 低噪声零漂移运算放大器 LTC2058 的单电源轨操作和关断模式可实现电池供电型操作,并最大限度延长电池寿命。其双路放大器实现了两个通道(例如,电流和电压)的同时测量。对于PV模块测量等需要经受宽温度变化范围的应用,尽管工作温度的波动幅度很大,LTC2058极低的最大输入失调电压温度漂移 (0.025 µV/°C) 可保持其精准度。例如,在日光照射非常充足的地区,环境温度可达 45°C(113°F),这相当于在正常的室温操作条件下额外增加了20°C。LTC2058 在极端条件下产生的最大附加输入失调漂移仅为0.5 µV。

如何简化安全系统的设计?ADI帮您支几招

新的国际标准和法规加速了工业设备对安全系统的需求。功能安全的目标是保护人员和财产免受损害。这可以通过使用针对特定危险的安全功能来实现。安全功能由一系列子系统组成,包括传感器、逻辑和输出模块,因而需要系统层面和集成电路层面的专门技能来提供具有适当功能组合的IC。

墨菲定律变体之一:"如果几件事都可能出错,首先出错的往往是会造成最大损失的那一件。"

如果一个系统可能产生直接或间接的致命威胁,例如机器故障等,那么设计该系统时,必须最大程度地降低故障可能性及其导致的负面影响。为了确保发生随机性和确定性故障的概率尽可能低,必须遵循特定的设计方法。工业中将这种设计方法称为功能安全方法。这种方法要求对系统进行细致入微的分析,确定所有潜在的危险情况,并运用最佳做法来将器件、子系统和系统的故障风险(例如电压过高或诊断失败等)降至容许的水平。

功能安全背后的理念是当检测到错误时让系统保持安全状态,例如:若来自外部传感器的转换结果超出范围,则断开使能的输出连接。IEC-61508是工业设备功能安全设计参考标准,已针对不同行业进行了修改或阐释,例如ISO-26262适用于汽车行业,IEC-61131-6适用于可编程控制器。

支持紧凑型LO解决方案,还是靠“PLL + VCO”最佳拍档

新兴的PLL + VCO (集成电压控制振荡器的锁相环)技术能够针对蜂窝/4G、微波无线电防务等应用快速开发低相位噪声频率合成器,ADI集成频综产品的频率覆盖为25 MHz到13.6 GHz。

蜂窝/4G、微波无线电、测试设备和防务子系统应用的无线电设计人员依赖高质量本振(LO)来实现低BER(误码率)、低杂散输出和低相位噪声的系统级目标。所有的RF和微波通信和传感器系统,无论是基于模拟还是数字调制,都需要干净的LO信号源;无线电的容量越高,对LO信号的要求就越高。

有许多不同架构可用,但产生稳定LO源的最常用方法之一是将低相位噪声电压控制振荡器(VCO)和稳定基准电压及锁相环(PLL)组合构成频率合成器。不过,寻求最佳LO性能的设计人员必然会面临PLL/频率合成器、VCO、电荷泵及环路滤波器之间交互的诸多相关挑战,更不用说由于电路板布局和不良电源噪声所带来的问题。

ADI的核心专长是在频率生成元件方面,例如MMIC VCO、锁相振荡器(PLO)、低噪声预分频器、鉴频鉴相器(PFD)和一系列RF输入频率达13.6 GHz的双模式(小数/整数)PLL/频率合成器IC。

采用PGA的SAR转换器可实现125 dB的动态范围

作者:Thomas Tzscheetzsch

16位SAR转换器应用能否在600 kSPS时达到125 dB的动态范围?

答案:能,89 dB + 18 dB + 20 dB ≥ 125 dB。

简介

对于需要高动态范围的应用,通常使用∑-Δ转换器。这些应用主要可以在化学分析、医疗保健和体重管理领域找到。但是,其中许多模块无法快速转换。图1中的电路描述了一种将高动态范围与高转换率相结合的方法。

图1中的电路显示了带有2.5 MSPS和上游可编程仪表放大器的16位SAR转换器,它将增益设置为1或100。通过在FPGA中进行过采样和数字信号处理,该电路可实现大于125 dB的动态范围,并且仍然非常安静。高动态范围是通过AD8253的自动切换和过采样实现的,其中信号的采样速率远高于奈奎斯特频率。根据经验,采样频率加倍可在原始信号带宽下将信噪比(SNR)提高约3 dB。在图1所示的电路中,仍然在FPGA中应用数字滤波,以消除高于目标信号带宽的噪声。原理如图2所示。

如何增强工业电机控制性能?这两款隔离解决方案你要了解一下

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,它是系统隔离的最佳选择。

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。接下来介绍两种隔离解决方案,重点论述磁隔离对延迟时序性能的改善,以及由此给电机控制应用在系统层面带来的好处。

隔离方法

光耦利用光作为主要传输方法,如图1所示。发送侧包括一个LED,高电平信号开启LED,低电平信号关闭LED。接收侧利用光电检测器将接收到的光信号转换回电信号。隔离由LED与光电检测器之间的塑封材料提供,但也可利用额外的隔离层(通常基于聚合物)予以增强。

解析钻石图?这个小工具24/7全天候在线

仪表放大器是适合压力或温度测量等各种应用的出色组件,它的主要作用包括信号放大和阻抗适配。

在许多情况下,仪表放大器具有参考输入引脚。在参考引脚上增加电压会使输出信号升高同等电压。这样就能简单精确地将仪表放大器的输出调整到ADC所需的输入电平,从而可以使用ADC的完整输入范围,同时提高分辨率。在具有高共模信号的情况下,另一优势是极为出色的共模抑制比和高精度。图1所示为典型3运算放大器设计中仪表放大器的内部原理图。AD8421具有通用特性,适合各种应用。

图1. 典型仪表放大器的内部架构

使用仪表放大器时应当意识到,最大输出电压取决于输入信号(共模或差分信号)、增益、电源电压以及可能来自内部结构的限制。在3运算放大器架构中,第一级放大器(反相和同相输入)以预设增益放大输入信号。第二级放大器起到的是减法器作用。输出信号由两个输入信号相减而构成。参考电压会加到生成组合输出的信号中。