selina的博客

直击增益范围:利用仪表放大器获得 多个增益范围

问:我有一个仪表放大器,但我需要更宽的动态范围,而不是单一增益。我可以通过多路复用增益电阻来获得可编程增益吗?

答:为了实现高精度传感器测量动态范围的最大化,可能需要使用可编程增益仪表放大器(PGIA)。由于大多数仪表放大器使用外部增益电阻(RG)来设置增益,似乎通过一组多路复用增益电阻就可以实现所需的可编程增益。虽然这是可能的,但在以这种方式将固态多路复用器施加于系统之前需要考虑三个主要问题:电源与信号电压的限制、开关电容和导通电阻。

图1. AD8421 PGIA带有多路复用器。

保持在信号电压范围内

固态CMOS开关需电源供电。源电压或漏极电压超过电源电压时,故障电流流过,会导致输出不正确。每个电阻RG引脚的电压通常处于二极管相应输入端的压降范围内;因此,该开关的信号电压范围须大于仪表放大器的输入范围。

中国占据可穿戴市场近乎半壁江山,杀手级应用“终极模式”已经找到

“IDC 数据显示 2017 年全球可穿戴设备市场持续上升,总出货量达1.154亿台,比2016年的1.046亿台增长10.3%,其中中国的发货量贡献将近一半。未来五年,这一数据有望达到2.19亿,年平均复合成长率达13.4%。”

这是ADI 亚太区医疗健康行业市场总监王胜在近期举办的『2018 AETF第五届智能可穿戴健康监测技术论坛』上为我们分享的一组数据。

智能可穿戴,体征信号监测功能是关键

“体征监测功能是催生可穿戴行业高速增长的关键之一。”王胜引用了一组IDC公布的数据,“超过80%的消费者认为可穿戴技术的重要作用之一是能让医疗保健变得更加便利,71%的美国人相信可穿戴技术可以帮助其改善健康与健身。”而纵观产业现状,可穿戴产品产业几乎都是受到运动健康需求推动,在几乎所有的可穿戴设备中,包括手环、手表、智能鞋、衣帽,各种运动健康类体征信号监测功能已成为最基本的默认功能。

可穿戴设备中的健康体征信号包括血压、血氧、运动、体脂、体温、特定的场景还有呼吸率、运动员的状况以及呼吸的监测等,越来越多的指标丰富了体征信号的采集,而要将具体的指标功能在可穿戴设备中采集并处理,则需要借助最新的高性能传感器、模拟混合信号处理及相应的数字处理算法来实现。

采用单电源供电时,我的运算放大器输出高度失真。这可能是因为某种裕量问题导致的吗?

问题: 采用单电源供电时,我的运算放大器输出会高度失真。这可能是因为某种裕量问题吗?

答案: 裕量(headroom)肯定是输出失真的众多原因之一。有些人可能还不熟悉裕量的概念,它用于衡量放大器的输入和输出摆幅接近供电轨的程度。您可能还听说过“下裕量”(footroom)这一术语,它是指与负电源的差距,但“裕量”通用于两个供电轨。因此,对于裕量为±0.8 V的放大器,其摆幅可以达到电源的0.8 V范围内。

幸好,根据数据手册的技术规格或性能曲线,就可以迅速确定放大器的裕量要求。输入裕量指输入共模电压范围(ICMVR)与电源电压的差异。输出裕量指输出电压摆幅与电源电压的差异。超过ICMVR或者要求放大器的输出高于额定输出摆幅,当然会使输出信号失真。

采用单电源供电则使问题进一步复杂化。几乎所有放大器都能采用单电源供电。放大器不在乎所用电源是10 V单电源还是±5 V双电源,它只看到电源引脚上有10 V电压。然而,输入端则不同。采用对称双极性电源时,中间电源电压为0;采用单电源时,中间电源电压为电源电压的一半。

正交观点

问题: 我正在将MEMS惯性测量单元(IMU)用于个人交通工具平台的自平衡制导系统。是否会有一款面向消费者,能消除各传感器之间的全部对齐误差,并且所有核心传感器元件都集成在单个芯片上的IMU?

答案: 否,对于您的设计来说,这一般不是一个保险的期望。采用鲁棒的分立传感器和最佳封装并经过优化校准的工业级IMU,其对齐精度要比位于单个芯片上的消费级IMU高得多。

消费级和工业级IMU往往以不同方式规定轴对齐特性。消费级IMU的典型做法是将所有对齐误差集总为一个跨轴灵敏度规格。面向工业的IMU,比如最近发布的ADIS16490,则使用两个不同规格以便更直接地说明对齐精度:轴到轴对齐误差和轴到封装对齐误差。轴到封装对齐误差描述各轴相对于IMU封装内机械特性的对齐程度。轴到轴对齐误差描述各加速度计和陀螺仪轴的对齐在多大程度上符合理想正交性。正因如此,轴到轴对齐误差也常被称为正交误差。

跨轴灵敏度(CAS)和轴到轴对齐误差(A2A_MAE)有如下数学关系

单电源放大器-听起来很简单…果真如此吗?

问题: 采用单电源为轨到轨运算放大器供电似乎是个双赢组合,但会有哪些不足?

答案:单电源和轨对轨输出是很优秀的组合,但少数参数仍需要重新调整。这个问题没有明确说明您提到的是单电源放大器(一类特殊的放大器)还是利用单电源驱动传统运算放大器;因此,对这两种情况,我们都将进行讨论。

根据定义,真正的“单电源”运算放大器采用一个电源供电,放大器的输入共模电压范围包括负电源轨。值得注意的是,即使放大器的输入可以达到负轨或比负轨还低,但这并不表示放大器的输出也能够这样。当我们讨论轨对轨输出时,将更详细地进行说明。

任何放大器都可以采用单电源供电。运算放大器没有接地引脚,采用双极性电源供电与采用单电源供电是一样的。不过,在这种配置中运行放大器时需要额外的偏置电路。因此,放大器的性能可能会在以下方面受到些许影响:较低的带宽、较低的电源抑制(PSR),以及较高的噪声。

有时,信号需要跨轨传输

问题:我在给一个精密传感器模拟前端设计信号调理模块,我是否应该使用轨到轨输入的运放?

答案:

可能要用,这取决于传感器输出信号是否会迫使运算放大器达到一个接近供电轨的电压。例如,若要通过一个精密10 Ω并联电阻监控0 mA至500 mA的负载电流,则最大输出电压将是5 V。如果放大器电源电压为5 V,那么您将需要选择一个具有轨到轨输入电压范围的放大器。

许多运放的经典输入级为晶体管差分对。为使运算放大器放大输入端的共模电压(VCM)信号,VCM和电源电压之间必须有足够的裕量。如果VCM太接近任一供电轨,以至于输入对缺乏裕量,则输入失调电压和其他重要参数会降级,引起精度损失,如图1所示。正是这些裕量要求规定了运放的额定输入电压范围(IVR)。业界的一些最高精度放大器(如 ADA4610),即采用这种经典输入结构。只要输入电压远离供电轨,它便有出色的精度。

现场燃爆千名青年工程师的心,这场分享讲了些什么?

一贯崇尚极客文化和匠人精神的 ADI
携手大疆 RoboMaster (机甲大师)大赛
让埋头研究的青年工程师们
走上舞台,成为千万人的关注焦点。
这一刻,投射在他们身上的聚光灯
照亮了越来越多年轻人
走向工程师、享受极客成就感之路
也照亮了中国工业创新和科技智造的未来!

赛事落幕,激情未退,
一场关于极客与匠人的分享引来掌声阵阵。

【ADI 工程师博客】5G已就绪,但测试准备好了吗?

3GPP于去年12月宣布首批5G新无线电(NR)规范获批,是5G发展里程的重要里程碑。但即使实现了这个正式里程碑,3GPP的成员之后至少还需要六个月来完成5G规范所需的更多细节。

虽然无线电规范已接近完善,但在公告发布时,测试规范才刚刚起步。测试规范是整个3GPP输出的重要组成部分,因为认证机构将采用这些规范来认证用户设备(UE)。RAN5是3GPP的一个工作组,其任务是详细说明UE测试规范(也称为合规性规范)。这些规范包括各种众所周知的测试,如RF发射和接收功率、波形质量、占用带宽、邻道泄漏等。还包括一些协议规范,用来定义电话和网络之间信号发送的行为性能(尚待起草)。

截至2018年3月,3GPP RAN5已经建立了测试规范的框架,并详细说明了规范的某些方面。这些测试规范是预发布版文档,可视为非常早期的版本,因为它们频繁使用了“TBD”(待定)和“FFS”(用于未来研究),以针对已知的未知,即为未来值预留的占位符。

射频检波器如何应用于特定应用中

经过上一篇RF检波器,你了解多少? RF检波器基础知识的讲解之后,接下来跟着版主一起深入了解一下射频检波器如何应用于各个特定的应用中~

射频功率计

下图是一个完整的射频功率计应用电路,最高工作频率为6 GHz。在这种情况下,ADL5904线性dB RMS 响应检波器的输入范围为+15 dBm到-30 dBm,相应的输出电压范围为0至1.8 V,这对应于大约35 mV/dB的斜率缩放因子。在这种情况下,检波器输出信号直接连到AD7091 12位精密ADC的输入。使用2.5 V的满量程输入和12位分辨率,输出LSB大小为610 uV。检波器的斜率为35 mV/dB时,故有效分辨率为57 LSB/dB,这是非常好、非常高的分辨率。

输配电系统领域,电源技术需要再创新

以“运用配电新技术,建设智能配电网”为主题的『第九届配电技术应用论坛』于本周四上午在厦门国际会展中心来开帷幕,作为能计量领域的开拓者,ADI 电源产品中国区总监梁再信(Lorry)出席了将本次论坛,并为大家带来主题演讲【创新电源技术在输配电系统中的应用】。

配电技术在未来的智能配电网建设与运行中将发挥重大作用,我们需要不断地寻找并应用新方法、新技术来支撑配电系统的安全、可靠、优质、高效运行。

ADI 创新的电源技术

低 EMI 开关电源

电源产品越来越重视 EMI,为了减少系统的噪声和干扰,ADI 推出一系列 Silent Switcher。据 Lorry 现场介绍,目前 ADI 的 Silent Switcher2 产品,效率可达93%,满足 CISPR25 Class 5 EMI 的指标,例如该系列产品中的 LT8609,即使仅仅使用简单的2层板,也同样能够实现很低的EMI表现。