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拥抱物联网(IoT)技术,能为制造商带来提高生产力、改善员工安全、简化库存管理及质量控制等方面的好处。物联网同样能带来的预测性维护(PM)虽然常会被忽略,但其对于制造的未来有很多意义,包括预防硬件故障、优化维护例程、加强工作场所安全、提升产品质量和客户服务及预测分析等五大好处。

据Manufacturing.net报导,下一代制造设备使用内建传感器和复杂的编程来执行预测分析,并在潜在问题发生之前对其进行预测。

一、预防硬件故障:数据驱动的预测分析可消除任何预防性维护策略的猜测,还能让工程师在机器脱机和休眠时安排并启动修理。

例如,通用汽车(GM)在生产在线涂装新车时会先使用传感器监控工厂温度。毕竟环境若太冷或太热,涂料设置不正确,设备就可能故障。其他制造商则使用自动通知传感器来辨识性能下滑、意外瓶颈或潜在危险。

二、优化维护例程:预测分析通常能找出需关注的机器或零件,工厂技术人员就能根据需要调整工具和备件的库存,而能为工厂车间节省时间、金钱和空间。有些机器也会执行自我维护,且因无需技术人员而能进一步提高效率。

三、加强工作场所安全:未正确维护的设备或容易发生故障而无警告的机器对工人的健康和安全将造成严重风险。机器故障也会造成时间、生产力和利润的严重损失。这赛意外事件可能导致整个工厂暂时关闭,直到问题解决为止。

四、提升产品质量和客户服务:机器突然故障也会让准备装运或分配的货物容易受到损坏。组装机器人或数控机床一旦在生产过程中停止,则特定零件及其所包含的原材料将立即浪费。举例来说,工具机大厂Caterpillar迅速接受了物联网技术,其客户和合作伙伴享受到许多实实在在的好处。

其中,包括节省40%的燃料成本,90%的设备正常运行时间及增加数千美元的获利。最终结果是,Caterpillar提升其品牌形象,客户改善其分配资源的方式,消费者最终为整体服务支付更少的费用,达到三赢局面。

五、利用物联网预测分析:根据最新的研究,到2022年智能工厂市场规模将超过2,000亿美元。其成长得益于物联网、大数据和预测分析等创新。这些技术能将生产力和获利提升到全新高度。从制造商到消费者,这是有利于所有人的一大突破,而且这一切都将在未来几年内实现。

本文转自:物联网预测性维护为制造业带来五大好处

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Analog Devices (ADI) 宣布推出 LTC6952、LTC6953、LTC6955 和 LTC6955-1低抖动、高性能时钟发生和分配器件系列,该系列支持高达 7.5GHz 的 JESD204B subclass 1 时钟应用。这些产品非常适合高速数据转换器时钟应用,它们采用一种可扩展架构,以提供几千个各具一个互补 SYSREF 信号的同步低抖动时钟。

• LTC6952:具有 11 个输出并支持 JESD204B 的超低抖动、4.5GHz PLL
• LTC6953:具有 11 个输出并支持 JESD204B 的超低抖动、4.5GHz 时钟分配器
• LTC6955:超低抖动、7.5GHz、11 输出扇出缓冲器
• LTC6955-1:在一个输出上具有附加二分频 (÷2) 电路的 LTC6955

LTC6952 是一款高性能、超低抖动、JESD204B 时钟发生和分配器件。其包括一个锁相环 (PLL) 内核,由一个基准分频器、具锁相指示器的鉴相鉴频器 (PFD)、超低噪声充电泵和整数反馈分频器组成。LTC6952 的 11 个输出可配置为多达 5 个 JESD204B subclass 1 器件时钟 / SYSREF 对和一个通用输出,或者就是 11 个面向非 JESD204B 应用的通用时钟输出。每个输出具有其自己的可个别设置分频器和输出驱动器。所有的输出均可实现同步,并采用单独的粗半周期数字延迟和细模拟时间延迟设定至精确的相位对齐校准。对于所需的总输出超过 11 个的应用,可以采用 EZSync™ 或 ParallelSync™ 同步协议将多个 LTC6952 连接起来。

LTC6953 是 LTC6952 的时钟分配功能。LTC6955 是一款具一个并行接口的 11 输出扇出缓冲器,每个输出组选择三种状态中的一种:同相、180° 异相、或断电。LTC6955-1 与 LTC6955 相同,仅有的差异是前者的一个输出具有集成化二分频 (÷2) 电路。

• 在 Analog.com/cn 网站上查看产品网页、下载数据手册、订购样品和评估板:
o LTC6952:
www.analog.com/cn/LTC6952
o LTC6953:www.analog.com/cn/LTC6953
o LTC6955 / LTC6955-1:www.analog.com/cn/LTC6955

该系列的所有器件均可提供 52 引脚、7 mm x 8 mm 塑料 QFN 封装。这些器件的额定工作结温范围为 –40°C 至 125°C。未用输出在不使用的情况下可以断电。所有产品的样品和评估板均有现货供应。所有产品将在 6 月底开始按生产量供货。

LTC6952 和 LTC6955-1 将在 6 月12 日至 14 日在费城举办的 2018 年美国微波技术展 (IMS 2018) 上进行演示 (展位号:1725)。与会者通过该演示将目睹一种用于几千个输出的可扩展架构。

特性概要:LTC6952 / LTC6953 / LTC6955 / LTC6955-1

• LTC6952
o JESD204B Subclass 1 SYSREF 信号发生
o 低噪声整数 N PLL
o 最大 RF 频率:4.5GHz
o 归一化带内相位噪声层:–229dBc/Hz
o 归一化带内 1/f 噪声:–281dBc/Hz
o 11 个具有可编程粗数字和细模拟延迟的独立、低噪声输出
o 附加输出抖动: o 附加输出抖动:65fsRMS (ADC SNR 方法)
• LTC6953
o JESD204B Subclass 1 SYSREF 信号发生
o 最大 RF 频率:4.5GHz
o 11 个具有可编程粗数字和细模拟延迟的独立、低噪声输出
o 附加输出抖动: o 附加输出抖动:65fsRMS (ADC SNR 方法)
• LTC6955 / LTC6955-1
o 最大 RF 频率:7.5GHz
o 11 个超低噪声 CML 输出
o 用于多输出配置的并行控制
o LTC6955:11 输出缓冲器
o LTC6955-1:10 个缓冲输出和一个二分频 (÷2) 输出

价格与供货

Analog Devices 公司简介

Analog Devices, Inc. 是全球领先的高性能模拟技术公司,致力于解决最棘手的工程设计难题。我们使客户能够利用无与伦比的技术进行检测、测量、供电、连接和解读,智能地在现实和数字领域之间架起桥梁,从而了解我们周围的世界。详情请浏览www.analog.com/cn

点击 ADI 官方微博 http://weibo.com/analogdevices 了解最新产品信息。

欲订阅 ADI 的每月技术杂志 Analog Dialogue《模拟对话》,请访问:
www.analog.com/cn/analog-dialogue.html

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智能家居的日益普及得到了Strategy Analytics的最新研究证实。Strategy Analytics近期发布的研究报告《2018年全球智能家居设备预测》显示,到2023年全球智能家居设备的需求将超过智能手机的销量。2017年,全球消费者购买了6.63亿台智能家居设备,这一数字将在2023年增加到19.4亿,而智能手机届时的销量将为18.6亿部。该项研究包括各类智能家居设备,如智能音箱、安全摄像头、智能灯泡、智能门锁,数字恒温器,网关和传感器设备。设备价格下降、引人入胜的用户应用和服务、用户体验的改善以及技术快速发展将驱动需求的增长。

2018年增长最快的产品类别将是智能音箱,如亚马逊的Alexa和谷歌的Google Home等,增长率将达到109%。 其他快速增长的产品包括智能灯泡(如飞利浦Hue),联网的烟雾探测器,智能门锁(如亚马逊的August Smart Lock),网关和集线器、以及安全摄像头(如Google的Nest Cam)。

Strategy Analytics智能家居战略总监Bill Ablondi表示:“近年来,智能家居作为一种流行概念的出现,为供应商和技术开发人员带来了大量新设备机会。智能家居设备领域仍处于形成阶段,多家厂商正在努力站稳市场。 未来需求的规模表明,对于那些能够率先改善人们管理和组织家庭的厂商来说,存在着巨大的机会。”

该报告的结论是,成功的智能家居设备供应商应该甄别他们需要解决哪些障碍才能实现增长,哪些产品和服务套餐将与消费者产生共鸣,应该在哪些细分市场集中他们的资源。

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Analog Devices, Inc. (ADI)近日宣布推出其新一代增强隔离式电源转换器,使系统满足EN 55022/CISPR 22 B类电磁干扰(EMI)标准的需求,为器件级低辐射树立新的标准。ADuM5020/6020和ADuM5028/6028系列无需在应用层面使用高成本的EMI抑制技术,并且可简化EMI认证流程,降低设计成本和缩短设计时间。

· 查看ADuM5020与ADuM6020的产品页面,下载数据手册和申请样片: http://www.analog.com/pr180606/adum5020http://www.analog.com/pr180606/adum6020

· 查看ADuM5028与ADuM6028的产品页面,下载数据手册和申请样片: http://www.analog.com/pr180606/adum5028 或 http://www.analog.com/pr180606/ADuM6028

· 查看最新隔离电源转换器视频: http://www.analog.com/IsoPower/video

电动汽车和混合动力汽车(EV/HEV)电池监控和工业可编程逻辑控制器(PLC)等新兴的安全关键型应用需要紧凑而密集的隔离设计,以减小尺寸并减轻重量,符合严格的辐射规范,并且为人员和设备提供可靠的高压保护。使用这些器件可在双层PCB上实现辐射目标,与四层板相比,这样可减小多达70%的解决方案尺寸,并降低30%的材料成本。新系列500mW DC-DC电源转换器基于ADI公司的iCoupler®和isoPower®芯片级变压器技术,工作温度最高可达125ºC,采用最小的8引脚封装。16引脚ADuM5020/6020和8引脚ADuM5028/6028是此系列中最先推出的器件。

ADuM5020/6020与ADuM5028/6028产品聚焦:

· 低辐射发射,低于EN 55022/CISPR 22 B类标准限值
· 封装尺寸最小——8引脚SOIC
· 工作温度最高可达125℃
· 安全和法规认证(UL、CSA、VDE、CQC)

报价与供货

关于ADI公司

Analog Devices, Inc.是全球领先的高性能模拟技术公司,致力于解决最艰巨的工程设计挑战。凭借杰出的检测、测量、电源、连接和解译技术,搭建连接现实世界和数字世界的智能化桥梁,从而帮助客户重新认识周围的世界。详情请浏览ADI官网 http://www.analog.com/pr180606

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整个信号链累积起来并且最终会影响到转换器的误差有多重。

但请记住,转换器是信号链的瓶颈,最终决定着信号的表示精度。因此,转换器的选择是设定系统整体要求的关键。

在信号链中,可能会累积的误差有两类——即直流和交流误差。

直流或静态误差(如增益和失调误差)有助于了解信号链的精度或灵敏度;

交流类误差也称为噪声和失真,限制着系统的性 能和动态范围。

这两类误差都需要了解,因为二者最终决定着系统的分辨率。本文将专门分析直流误差,根据其与无源和有源器件的关系, 对每种不精确性进行细分。

分析误差前,先对信号链分个级

图 1 是一种可以达到 0.1% 精度要求的简单数据采集系统,也就是说,每输入 1V 的电压,输出要么为 0.99388V,要么为 1.00612V。因此,转换器规定的动态范围为 60dB 或 9.67ENOB,假设其满量程电压为 10 V。转换器有两个放大器级、一个多路复用器和一个 ADC。本分析将忽略传感器、电缆、连接器、PCB 寄生电容和任何外部影响/误差,因为这些情况在很大程度上取决于我们要测量的具体应用或信号。

图1. 此简单数据采集信号链系统的设计精度为0.1%。

为了给各误差提供参考,应将分析的各级细分成各个部分。我们将数据采集信号链分为四个级——

第一级,一个简单的差分放大器 (图2)。该放大器的增益为 4×,输入阻抗为 500 Ω。设置电容是为了进行可选的滤波处理。

图2. 差分放大器为数据采集信号链的第一级。

第二级,将放大器的输出信号施加到多路复用器的 8 个输入端 (图3)。每个输入以一个阻尼电阻 (RO) 进行缓冲,以减少多路复用器通道切换导致的电荷反冲。根据多路复用器数据手册规定的技术规格,每个通道的内部会设有一些寄生电容或额定 RO。

图3. 此 8:1 多路复用器有 8 个缓冲输入。

第三级,将结果形成的通道信号施加到单位增益缓冲级放大器 (图4)。使用电阻是为了减少输入偏置电流不平衡。

图 4. 将一个通道信号施加到这类缓冲放大器。

第四级,将经过缓冲的信号施加到 12 位、1 MSPS ADC,在此,信号最终进 入数字域 (图5)。使用串行电阻是为了缓冲或抑制放大器与转换器之间的信号,加大这两个器件之间的电阻。结果会减少从转换器反冲到放大器的电荷,非常像多路复用器。这也有助于放大器输出建立,并防止其发生振荡。

图5. 信号缓冲后将被施加到 12位、1 MSPS ADC。

电容提供了一个简单的低通抗混叠滤波器 (AAF),用以衰减目标频带之外的信号和噪声。AAF 的设计在很大程度上取决于系统的设计和应用。最后,上拉和下拉二极管可增添输入保护功能,可防止有可能被施加到转换器输入端的极端过载信号导致的任何故障状况。

接下来,我们将基于这里讨论的各个信号链级,考察无源误差和有源误差。

直流无源误差

所有无源组件都有误差与其相关,尤其是电阻。表面上看,电阻似乎是比较简单的器件,但实际上,如果其规格不符合设计要求,则在整个信号链中都有可能导致误差。这里不会讨论如何选择正确的电阻类型及其构成。但要记住,根据具体的应用,有些电阻类型可能比其他更合适。

阻性直流误差源于不理想的电阻容差。简单地指定容差值是不够的。然而,对电阻误差容差过分挑剔也可能产生不利影响,使得分析过于复杂。在为给定的信号链指定电阻类型时,至少要注意四个至关重要的技术规格:

值容差,单位通常为%。

温度系数或漂移,单位通常为ppm/°C。

寿命漂移或合格性,通常以指定小时数内的%为单位(通常为1000)。

值容差比,当网络中或同一封装中有两个或以上的电阻且值匹配时,值容差以%为单位。

为了说明电阻误差是如何累积起来的 (图6),我们来看看下面这个例子:假设有一个 100 Ω 的电阻,其值容差为 1%,温度漂移为 100 ppm/°C,寿命容差为 5%,则在 5000 小时的寿命周期内,在 85°C 的温度范围内,其电阻为 93.15 Ω 至 106.85 Ω:

图6. 此图所示为一个电阻误差模型。

总容差(RVALUE + RTOL + RCOEFF + RLIFE) = (RVALUE + ((RTOL/100) × RVALUE)+ (((RCOEFF × 0.000001) ×温度范围) ×RVALUE) + ((RLIFE/100) × RVALUE))= 94 Ω 至106 Ω.

来之不易的信息边注

有些组件的寿命周期只有1000小时,但设计的要求可能要长得多,比如,10,000小时。为了解决这个问题,不要将1000小时乘以8.77 (8766小时/年);这样做太过悲 观了。任何精密模拟电路中的长期漂移都会有一定的“随机游动”量。正确的做法是用此数值的平方根,即 √8.766 = ~3再乘以1000小时。因此,10,000小时的寿命周期为: √10.000 = 3.16 × 1000小时,如此等等。

需要注意的是,电容和电感也有误差。但这些误差通常可以忽略不计,在这类直流分析里并无多大的价值。另外,这些器件实际上是无功器件,对滤波和带宽容差的影响最大,本文的直流分析里同样没有考虑这一点。

直流有源误差

图1 所描述的信号链采用了最普通的构建模块,这是数据采集系统的一种实现方法。该信号链由两个放大器、一个多路复用器和一个 ADC 构成。但要记住的是,有许多类型的有源器件都描述了各类信号链和不同的系统拓扑结构。在实施这类分析时,所有有源器件都会有某些类型的直流误差。为了了解要设计的系统的精度,必须决定要考虑哪些误差,这一点十分重要。

基本而言,直流精度中涉及两类/组误差。对所有这些有源器件来说,这些误差既有个别性,也有普遍性。单个有源器件误差只会显示相对于该器件的已知直流误差。这类误差可以在相应的数据手册里找到。例如,放大器的输入失调电压会被认为属于个别误差,因为此误差只是该有源器件特有的误差。

全局误差是信号链或系统中各个有源器件均存在的等量误差,但根据有源器件各自性能的不同,会表现出不同的误差 (图7)。全局误差的一个例子是总线电源和温度的电压调整率误差。接下来,我们逐一分解信号链中所示三个有源器件的这些误差。

图7. 有源器件受两类直流精度误差的影响—个别误差和全局误差。

众所周知,放大器还远远没有达到理想水平。它们有许多误差,一般都列示于数据手册当中。失调电压和偏置电流是两种常见的误差,但同时也要考虑任何漂移误差、长期误差和隔离误差(如电源抑制比(PSRR))。表1列出了在使用放大器时应考虑的下列误差。

表1. 放大器的各种误差

多路复用器的误差一般少于放大器。在各种多路复用器直流误差中,导通电阻和通道隔离是影响最大的误差。表 2 列出了在使用多路复用器时应考虑的误差。

表2. 多路复用器的各种误差

失调、增益和 DNL 都是众所周知且较好理解的误差。同时还要包括PSRR。在使用第一部分提到的 ADC 时,应该考虑下列转换器误差:

相对精度DNL,定义为±0.5 LSBs。

相对精度温度系数DNL温度系数,通常包含在数据手册的相对精度规格中。

增益温度系数误差,为±2.5 LSB (数据来源于上文示例)。

失调温度系数误差,为±1.3 LSB (数据来源于上文示例)。

电源灵敏度,通常以第一奈奎斯特区内的低频PSRR表示;对于12位ADC而言,一般可表示为60 dB或±2 LSB。

为节省篇幅,我们在这里不会详细讨论这些误差是如何在有源器件内部产生的。所有这些误差均在大量论文和文章中有明确的定义和详细的描述。在此需要注意的是,必须考虑所有这些基本误差,确保分析确实可靠,能达到系统精度目标规格的要求。

上面就个别有源器件的误差提出了建议并给出了其定义,接下来,应该考虑全局误差,这类误差会对整个信号链产生影响 (表3)。在这个简单的示例中,只会将温度和电压调整率作为全局误差进行分析。然而,同时还有必要考虑特定应用或设计内在的任何其他外部影响因素。

表3. 全局信号链

将器件连接起来

前面定义了全部有源和无源误差,接下来,我们要把这些误差输入电子表格里,以便计算信号链的直流精度。表4展示了完成这一任务的一种方法。

虽然分析信号链精度的方法有许多种,但电子表格法却最为灵活。这种方法还有助于了解如何把所有这些误差数据在信号链设计中进行细分。借助这种方法,设计人员可以快速而有效地在可以为设计考虑的合适器件之间做出权衡。

花些时间编制一份电子表格,使其布局合理、有序。在表格顶部,定义全局误差和信号链规格,因为这些数据会影响整个信号链的性能。放大器规格/误差也放在顶部,因为整个信号链中有多种误差和两个放大器级。

往下,在表格左侧,把所有误差细分到各电阻级。电阻误差也细分到了各个级,以便于了解相应的权衡情况。右侧所示为在信号流进流出各级时连读计算和累计计算的误差。

在计算结果,所有误差均已转换成电压格式。这样是为了方便起见,因为转换器处于信号链末端,其输入满量程是以电压进行描述的。RTO (参考输出)用于描述从一级到下一级连续累计的 误差。各级同时还产生一个独立的合计数和RSS (和方根)合计数,以展示根据所用方法的不同,误差是如何累积起来的。

因此,根据表4里的最终结果,累计的合计误差为±2.6%,RSS误差为±1.6%。这是本文讨论的整个信号链的误差,其前提是针对各个部分的数据手册规格以及前面提到的在26°C下的全局条件。

表4. 全信号链分析示例

累积总量

精度可以通过多种方式计算,并且可能表现为多种形式。根据设计人员的想法,可以深入了解并记录所用方法,以避免形成错误结果。请记住,在第一部分,我们提到,如果只是用所有这些误差源的和方根(RSS)值,结果可能会过于悲观。然而,统计容差结果可能过于乐观了(总误差之和除以误差数)。整个信号链的实际容差应当介于这两种思路或方法之间。

因此,当在整个信号链中加入(累积)精度误差的时候,或者进行任何系统精度分析的时候,设计人员应当使用加权误差源法(如第一部分ADC示例所示),然后对这些误差源进行RSS计算。这是确定整个信号链总误差的最佳方法。

结论

无源和有源器件都会出现多种误差。并非所有误差都很重要,但要记住对信号链应用重要的那些误差。并非所有误差对每种应用都有效。在进行任何直流精度误差分析时,决定最重要或者影响最大或权重最大的误差有哪些,这是必不可少的步骤。

选择合适的无源器件对于信号链中的累积误差就如有源器件一样有用。编制电子表格并对数据进行分类,有助于快速考虑多种不同的器件和折衷情况。最后,误差的累积可能表现为多种不同形式,最常用的方法是RSS精度法。

然而,有人可能认为,加权总和误差法是确定“最差条件直流误差”的正确方式。否则,这可能轻易导致信号链的设计超过规格要求,用更多器件来补偿原来的误差集。更不用说成本及设计大小、重量和功率(SWaP)等因素的增量。

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