ADI

在国家大力提倡发展新能源汽车的政策支持下,整个新能源汽车行业呈现出蓬勃发展的态势。作为目前新能源汽车最大的市场,中国的企业依靠着新能源汽车首次与国外企业站在同一起跑线。电池、电机与电控作为新能源汽车三大重要组成技术也决定了新能源汽车在未来产业发展中的宽度和广度,其重要性不言而喻。

电机电控集成化成趋势,市场潜力无穷

目前市场上的主要电机类型为交流异步电机和永磁同步电机。

永磁同步电机由于效率高、功率密度高和体积小等优点占据国内电机市场最大份额,主要应用于乘用车领域。

交流异步电机由于其较低的成本以及简单的结构相对更简单、控制技术也相对成熟,但其尺寸较大,重量较重等缺点都在一定程度上制约了其广泛应用,主要应用在新能源客车和部分乘用车。

市场潜力无穷 新能源汽车电机电控配套信息解读

通过数据研究发现,中国市场在售乘用车中,纯电动车型大都使用永磁同步电机。统计发现,在157款纯电动乘用车中,采用永磁同步电机的车型有113款,交流异步电机的有40款,励磁同步电机的有2款,外励磁同步电机的有1款。而在混合动力车型HEV中,全部17款均采用了永磁同步电机。插电式混合动力车型PHEV中,全部28款采用了永磁同步电机,其中凯迪拉克CT6 PHEV采用了双电机包括交流异步电机和永磁同步电机。

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在客车领域,永磁同步电机同样占据了主流。经统计,在377款纯电动客车中,采用永磁同步电机的车型有354款,交流异步电机的有21款,永磁直流电机的有两款。在插电式混合动力客车中,采用永磁同步电机的有123款,交流异步电机的有16款。另外两款燃料电池客车也都采用永磁同步电机。可见,在我国在售新能源乘用车与商用车领域,永磁同步电机已经成为了绝对主流。

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目前,全球新能源汽车驱动电机以及电控市场由整车厂、传统汽车零部件企业以及专业电机电控企业三分天下,其中国内新能源汽车驱动电机市场中专业电机企业占据了最大的市场份额。通过数据研究发现,自主品牌中,北汽新能源、比亚迪、东风、海马汽车、江南汽车、九龙汽车、江铃新能源、长安汽车、众泰汽车等均采用自制的电机电控配套。

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合资车型中,北京现代、华晨宝马、长安福特、东风日产、广汽本田和上汽通用采用了自制电机配套,而电控系统多采用了传统零部件企业诸如日立、电装等大厂。

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通过数据研究发现,专业电机电控企业的市场份额呈现上升趋势。其中电机供应商配套中,安徽巨一、上海电驱动、山东德洋等较多出现在自主品牌车型中。

据预测,全球驱动电机市场规模到2020年可达到44亿美元,而主机厂中,大多的电控供应商与电机供应商是一致的。在高效匹配要求下,电机电控的集成化是新能源汽车的必然趋势,市场潜力无穷。

三元锂电池使用极端化,国产电池有望崛起

近年来,因为动力电池原因引发的新能源汽车事故时有发生,电池生产企业在研发、质保、生产一致性等方面要求更加严格。时事境迁,动力电池作为核心部件伴随着新能源汽车行业的发展,上下游产业链以及供应商和市场在适应新能源汽车的崛起的同时,其核心地位越来越突出。有关其技术话题如关键原材料、价格成本、电池容量、安全性、寿命等也争论不断。

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与此同时,国家也在出台一系列政策在引导和规范行业健康发展,诸如电动汽车续航里程以及动力电池准入规范等,都强有力的对本土新能源汽车企业以及电池企业的综合竞争力起到巨大的促进作用。

磷酸铁锂和三元材料是我国动力电池主流材料。工信部"暂停三元锂电池客车列入新能源汽车推广应用推荐车型目录"的决定一时间让三元材料陷入尴尬境地。然而,在乘用车领域,向来使用磷酸铁锂电池的比亚迪也开始看重三元电池在能量密度方面的优势。

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通过量数据研究发现,中国市场在售乘用车中,采用三元材料的多达169款,采用磷酸铁锂仅22款,镍氢电池的HEV有6款,采用锰酸锂/镍酸锂以及多元复合材料的有6款。由此可见,在乘用车领域,高能量密度的三元锂电池已经成为了大方向。

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相反在客车领域,采用磷酸铁锂电池的有356款,锰酸锂电池的有110款,采用磷酸铁锂/超级电容有18款、锰酸锂/超级电容有1款、钛酸锂的有21款、其他诸如镍氢电池的有5款、燃料电池的有2款。值得一提的是,有8款客车车型依然采用了三元锂电池,而从在售新能源车型配套产量数据中看,这8款车型今年前五个月产量在个位数,6月份有6款车型产量达到297辆,7月份有4款车型产量达122辆,8月、9月仅一款车型产量21辆。可见,三元锂电池在客车领域的禁用和乘用车形成了鲜明的对比。

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当国外电池巨头想分食中国这一最大的新能源汽车市场的时候,工信部的法规成为了业界的一道门槛,把电池厂商与新能源汽车补贴相挂钩,国外电池巨头没有批准进入目录,则直接导致了中国市场在售新能源车型绝大部分均装配了国产电池。从在售新能源车型配套产量数据中也可发现,仅仅11款合资车型装配了国外动力电池。

十九大之后,国家对新能源汽车产业更加重视,各项政策意在倒逼自主新能源企业的崛起,关键零部件成为了行业的重中之重,竞争格局将愈发激烈。

本文来源:市场潜力无穷,竞争格局激烈——解读新能源汽车电机、电控、电池配套信息

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物联网(IoT)是信息技术(IT)与运营技术(OT)的融合,但远不仅仅是这样。物联网关系到敏捷、易互通应用,数据共享,以及价值主张和业务流程的转变。它掀起全新的技术浪潮,所带来的影响我们才刚刚有所察觉。

Machina Research最近研究显示,38%的美国企业已经在积极使用物联网技术,另外43%的企业也计划在未来几年内应用物联网技术。到2020年,物联网项目预计将占IT预算的43%。想一想2020年IT预算的很大一部分仍需用于支撑在运行的老系统(非物联网系统),你就会发现这是相当大的一个比重。诚然,此次调查的重点是美国企业,而物联网市场在世界不同地区的发展速度不同,但来自较早采用物联网的市场的讯息是明确的:物联网已经到来,并将不断发展。更重要的是,物联网有望在几年后成为许多公司的日常业务。

企业通过物联网来做什么?

同样的研究表明,预测性维护,提供卓越服务的能力,远程服务与支持,减少停机时间和降低成本是应用物联网的最重要驱动因素。

这些与我们的经验相契合,我们已经帮助客户实现诸多转型成果:
· 通过预测性维护和实时电梯监控降低50%运营成本
· 对农业设备的远程监控使故障率降低70%
· 通过智慧街道照明降低50%成本
· 通过智慧楼宇降低30%能耗
· 使用智能抄表降低40%非技术性电力输送损失

物联网的这些案例令人振奋,但这还不是全部。企业物联网解决方案能够在新产品定位和降低成本方面实现竞争差异化。简单的推论:企业要么采用物联网,要么丧失竞争力。对于任何一个企业来说,这都不是“是否应用物联网”的问题,而是“何时、如何应用物联网”的问题。

企业面临哪些挑战?

企业物联网的关键挑战在于如何迈出第一步。典型企业不会缺少应用物联网解决方案的机会。挑战在于优先处理什么,顾及依赖关系,并用一种符合长期商业和技术愿景的方式。

华为开发了一种结构化的方法,用来帮助企业从想应用跨越到实际去应用物联网。该框架(如图1所示)取自(并与之一致)一个由工业互联网联盟认定的最佳实践方法。

该框架的核心要素包括:

· 设定参与到物联网的适当战略环境。
· 新项目构想方法,围绕新的业务模型与已有业务流程优化。
· 定义一个合适的卓越的物联网中心,来支持在公司内部采用物联网技术。

这种结构化的方法可以帮助客户克服在部署物联网解决方案时可能出现的与物联网相关的挑战。这些挑战可能包括数据主权,不同连接技术的技术能力,甚至是新产品的“本地”业务案例与考虑企业机会成本的“全球”业务案例之间的区别。

成功的企业物联网战略包括哪些关键要素?

企业物联网领域的众多项目使我们清楚认识到,对于企业成功应用物联网技术来说,一些关键要素不可或缺。以下段落将分别讨论这些要素。

技术平台是第一个关键支撑要素。在标准的定义范围内,技术平台应当标准化。平台应当具备开放能力,支持与技术提供商的集成。应是企业级,支持部署在云端,本地和边缘。物联网平台使物联网解决方案能够尽可能产品化和标准化。因此,关键的一点是,平台提供商都应致力于不断增强平台能力,例如通过将更高级别的数据分析能力添加到更为传统的连接和设备管理功能中。平台在连接方面也应具备技术无关性:所有提供商都应该支持各种形式的连接。

掌握连接技术也很关键。包括由使用许可频谱的移动网络运营商(MNO)提供的无线通信技术,以及部署在未经许可的频谱中的等效技术。必须支持高速连接。低功耗广域(LPWA)连接是新兴的技术类别,通过可多年供电的电池支撑广域连接,将释放许多新的物联网机会。但企业也需能够部署和管理其他技术,如Wi-Fi,以太网,卫星等。

边缘计算能力是一个迅速兴起的必不可少的能力。在不同地点灵活部署物联网应用不同组件的能力首先有助于优化连接(考虑到边缘CCTV分析,仅上报异常给中心位置)。其次,在中期更为关键的是,边缘计算可以实现物联网应用的灵活开发和增强,这将成为物联网时代的关键特征。

安全。很显然,安全对于物联网部署来说至关重要。必须有端到端的安全解决方案,包括应用,平台和设备。需考虑到连接完整性,并能支持任何数据输入(和输出)的可信赖性。必须解决已知的威胁,并能感知新的和未知的威胁,所有这些都由受到良好管理的访问控制与权限来支撑。但最重要的是,任何安全解决方案的范围都必须符合环境:并非所有的物联网解决方案都具有相同的安全需求。

总结

我们还未曾想象物联网会为经济及整个社会带来什么影响。无数不同的物联网项目汇聚一起,将改变世界的运作方式,物联网将快速成为“新的日常”。

但是在一个普遍的早期市场的背景下,企业物联网具有特殊性。与开放式物联网相比,企业物联网呈现出在更受控制的环境中部署复杂的物联网技术的机会。企业物联网解决方案使我们能够预先了解到未来的物联网世界将会是怎样的。在许多方面,物联网已经成为现实,只是还未实现很好覆盖。

本文来源:物联网将快速成为“新的日常”

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Analog Devices, Inc.(ADI)今日宣布推出一款用于电池测试和化成的集成式精密解决方案,这套解决方案集模拟前端、控制器和脉宽调制器(PWM)于一体,能够提高锂离子电池化成与分级的系统精度和效率。与传统技术相比,新款AD8452能够在相同空间内多提供50%的通道,从而扩充容量并提高电池产量。

AD8452所采用的开关技术可在放电时回收电池的能量,精度高达传统开关解决方案的10倍。更高的精度意味着电池包内可以放更多的电芯,这有助于延长电动汽车等应用的电池寿命。此外,该器件还兼具更为出色的检测和监控功能,能够有效防止可能导致电池故障的过度充电和充电不足行为,从而提高制造过程的安全性。AD8452可为充电/放电板节省高达50%的物料清单(BoM)成本,系统成本可节约20%左右。该器件具有配套的系统仿真演示板,能够为测试设备制造商降低研发工程成本并缩短上市时间。

AD8452特性

• 使20Ah及以下的系统能实现电池化成/分级能量回收,电源效率高达95%
• 业界领先的电流和电压测量精度,在10°C温度变化条件下优于0.02%
• 解决方案尺寸相比上一代产品缩小了70%

报价与供货

•查看AD8452产品页面,下载数据手册,申请样片和订购评估板: http://www.analog.com/pr171117/ AD8452

•了解有关ADI公司工业电池制造产品的更多信息: http://www.analog.com/pr171117/ibm

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过去15年,电表行业多次见证了自爱迪生和特斯拉时代以来从未有过的大范围、大规模变革浪潮。从机械式电能表过渡到电子式电能表,随后是自动抄表 (AMR) 系统,进而演变为高级计量架构 (AMI) 系统,不仅具有更高速度、双向通信功能,并且能够为中央数据库提供大量数据,以便进行计费、故障检修和分析。不可否认的是,企业效率也随之明显提升,例如数百万电表抄表所需工时骤减,抄表便捷(每个见过电力公司控制室的人都会深有感触),保障工人安全(例如减少上门抄表被狗咬伤的可能),以及减少上门服务而降低对环境的影响。

除了这些优势,AMI网络的主要功能仍然是确保正确计量和核算所有的用电量。

不止是电表计费 (Meter-to-Cash)

行业竞争不断加剧、相关法规日益完善、自定义服务需求增长,这些无不给电力公司带来了更大压力,需要同时做到:经济高效地管理资产,提供一流的客户服务以及实现操作流程的现代化。采用物联网技术就是希望基于传感器信息带来各种可行建议,包括提供新服务、员工定位、零件库存,以及管控和维护资产。

电力公司的商务总监或仪表主管仍然面临着许多未解决的低效率问题,诸如逐个维护数百万电表的正常运转、使用不完善的统计方法验证准确度、中断服务进行测试、过早更换电表,或者根据使用年限来做更换决定等。

详文请阅:利用电表诊断数据发挥部署 AMI的全部潜能

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人工智能(AI)和物联网(IoT),在很多时候一些人看来,这两个概念没有什么区别,甚至很多人认为,人工智能同物联网代表着相同的事情,这两个词是可以交互使用的,明显这个观点是错误的。既然如此,人工智能和物联网之间究竟有什么关系,两者结合起来后,又会擦出什么样的火花?

什么是物联网?

我们首先来看国内对于物联网的定义,十二五规划中是这样阐述的:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

物联网是被称之为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网顾名思义,主要是人与物的连接以及物与物的连接。从物联网的产业链来看,首先是传感器和芯片,然后再到通信模组,这两者是物联网的整个产业链的基础,同时也是整个产业核心部分,提到物联网模组,我们不得不提,前不久轰动整个产业的“宇宙第一标”,中兴物联从12家知名模组厂家脱颖而出独家中标中国电信50万片NB-IOT模组,每片NB-IoT模组的价格为36元(含税)。要知道,目前为止所有NB-IoT芯片厂商真正的出货量不到50万,模组价格也还在十几美金。快速降低NB-IoT模组的价格有利于市场的普及,对于处于产业链的上层的运营商,终端厂商等有很大的促进作用。从技术维度上来看,中国NB-IoT的发展处于全球领先,政府、三大运营商、芯片厂商、模组厂商、终端厂商等全产业链非常积极。

我们再来看物联网的应用,我们还是以中兴物联为例。安装了中兴物联的ME3630模块的公交车刷卡系统,今年在我国多个地方被应用。近日笔者与朋友一同外出,在一些地铁站看见很多人都在购票,朋友感叹到:有公交卡正好。平常丢卡,忘带卡……这样的事情很常见,当然早在2016年,可以用手机支付的公交车刷卡机就在国内多个城市落地生根,而这一次中兴物联的ME3630模块在公交车刷卡机中的应用,能够更大限度地保证了网络的稳定性,有效地减少支付故障的发生概率。除此之外物联网还可以应用在环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

在我国物联网技术日趋成熟,物联网也被打上了具有“中国式”的标签,前不久的“宇宙第一标”的50万片NB-IOT的模组,也只是为国内物联网NB-IoT网络的发展打了个前奏。工信部此前下发了《全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,要求到2017年末,实现NB-IoT网络覆盖直辖市、省会城市等主要城市,基站规模达到40万个。到2020年,NB-IoT网络实现全国普遍覆盖,面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖,基站规模达到150万个。

人工智能是信息处理的高级中介

那么对于人工智能,我们首先也来看它的定义:人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。

我们回顾一下在 2016年3月中旬的两件事情,3月13日在韩国的一家金融新闻编辑部里,一位人工智能”记者“仅用0.3秒就完成了一篇新闻稿,其实早在2015年9月腾讯就已经尝试使用写稿机器人,新华社也紧随其后,”快笔小新“也正式在新华社上岗。2016年3月15日,谷歌围棋人工智能AlphaGo战胜李世石,总比分定格在4:1,标志着此次人机围棋大战,最终以机器的完胜结束。

对于人工智能应用,近期比较受关注的也就是阿里巴巴双十一的机器人大军,他们遍布在数据中心、设计室内、物流仓……当然人工智能也能应用在计算机科学,金融贸易,医药,诊断,重工业,运输,远程通讯,在线和电话服务,法律,科学发现,玩具和游戏,音乐等诸多方面。

物联网与人工智能会碰撞出什么样的火花?

从上面对物联网和人工智能简单的分析,很多人会认为,人工智能这么强大,我们只要人工智能不就行了吗?答案显而易见,在物联网以及人工智能时代一个显著的特征就是大数据时代的到来。物联网可以渗透到我们生活的各个领域,所以物联网肩负了“资料收集”这一至关重要的任务。从概念上,物联网可连接大量不同的设备及装置,包括:家用电器和穿戴式设备。嵌入在各个产品中的传感器便会不断地将新数据上传至云端。这些新的数据以后可以被人工智能处理和分析,以生成所需要的信息并继续积累知识。

在现阶段看来,两者之间隔着一层纸,都在不同的领域研究,但是从人工智能和物联网的未来发展来看,两者的关系是很密切的,如同上文所说的,我们可以把人工作为信息处理的高级中介来看。在未来,随着物联网的广泛应用,随之而来的就是大数据,对于这些数据,如果单纯只是依靠人类来进行筛选、分析等工作肯定是不行的。而现有的数据库系统其固有的弊端又对这些信息的处理能力有限,包括现有的计算方式和软件能力也限制了信息的过滤能力。而人工智能的目标就在于为人们提供能够有所超越的信息处理能力,提高信息采集和应用的效率。

在笔者看来,随着国内物联网的发展,物体将进入全智能化时期。当物理世界和数字世界完全拥抱在一起之后,将推动人类不断的迈向下一个时代,也就是人工智能时代。

本文转自:文章题目

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射频(RF)和微波放大器在特定偏置条件下可提供最佳性能。偏置点所确定的静态电流会影响线性度和效率等关健性能指标。虽然某些放大器是自偏置,但许多器件需要外部偏置并使用多个电源,这些电源的时序需要加以适当控制以使器件安全工作。

接下来,我们主要来说说偏置时序控制要求。

电源时序控制

使用外部偏置放大器时,电源时序控制非常重要,原因如下:

* 不遵守正确的电源时序会影响器件的稳定性。超过击穿电压可能会导致器件立即失效。当超过边界条件的状况多次发生且系统承受压力时,长期可靠性会降低。此外,连续违反时序控制模式会损坏片内保护电路并产生长期损害,导致现场操作故障。

* 不仅在上电和掉电期间,而且在常规工作期间优化偏置电平,可以改善射频放大器的性能,具体情况取决于配置和应用要求。对于某些应用,可以改变放大器的射频性能以适应不同的现场情况。例如,在雨天可以提高输出功率以扩宽覆盖范围,在晴天可以降低输出功率。放大器的外部栅压控制可以实现这些功能。

ADI拥有各种各样的射频放大器,许多射频放大器是基于耗尽型高电子迁移率(pHEMT)技术。该工艺中使用的晶体管通常需要电源来为漏极引脚和栅极引脚供电。此静态漏极电流与栅极电压相关。

典型场效应晶体管(FET)工艺的典型IV特性参见图1。

典型FET工艺的典型IV特性

图1.典型FET工艺的典型IV特性

随着栅源电压(VGS)提高,更多电子进入沟道,产生更高的漏源电流(IDS)。

另外,随着漏源电压(VDS)提高,拉动电子的电场力会变得更大,因而漏源电流也会增大(在线性区间中)。

在实际放大器中,由于沟道长度调制等效应,可将这些放大器大致归为两类:自偏置放大器和外部偏置放大器。

1、自偏置放大器

自偏置放大器有一个内部电路用来设置适合工作的最佳偏置点。这些放大器通常最适合宽带低功耗应用。自偏置放大器的典型引脚排列参见图2。

带多个偏置引脚的多级自偏置放大器的典型引脚排列

图2.带多个偏置引脚的多级自偏置放大器的典型引脚排列

自偏置放大器虽然容易使用,但可能无法提供最佳性能,因为内部阻性偏置电路无法充分补偿批次、器件和温度差异。

2、外部偏置放大器

在特定偏置条件下,外部偏置放大器提供的性能往往高于自偏置放大器。放大器的静态漏极电流会影响功率压缩点、增益、噪声系数、交调产物和效率等参数。对于这些高性能外部偏置放大器,正确的电源时序控制对于确保器件以最佳性能安全工作至关重要。

图3显示了外部偏置放大器引脚和对应晶体管引脚的典型连接。图3中的引脚映射是放大器的简化示意图。

外部偏置放大器的典型连接

图3.外部偏置放大器的典型连接

此外,许多外部偏置放大器通过多级来满足增益、带宽和功率等要求。图4所示为多级外部偏置放大器HMC1131的典型框图。

HMC1131多级外部偏置放大器

图4.HMC1131多级外部偏置放大器

例如:外部偏置放大器的时序和控制要求

HMC1131是一款砷化镓(GaAs)、pHEMT单片微波集成电路(MMIC)中功率放大器。工作频率范围为24 GHz至35 GHz。该4级设计提供的典型性能为22 dB增益、23 dBm输出功率(1 dB压缩,即P1dB)和27 dBm饱和输出功率(PSAT),对应的偏置条件为VDD = 5 V且IDQ = 225 mA,其中VDD为漏极偏置电压,IDQ为静态漏极电流。HMC1131数据手册中针对24 GHz至27 GHz频率范围的电气规格表给出了此信息。图4显示了HMC1131的引脚连接。

为了实现225 mA的目标静态漏极电流(IDQ),应将栅极偏置引脚电压(VGG1和VGG2)设置在0 V到−2 V之间。要设置该负电压而不损坏放大器,上电和掉电期间应遵守建议的偏置序列。

下面是HMC1131上电期间的建议偏置序列:

1、连接到地
2、将VGG1和VGG2设置为−2 V
3、将漏极电压偏置引脚VDD1至VDD4设置为5 V
4、提高VGG1和VGG2以实现225 mA的IDQ
5、施加射频信号

下面是HMC1131掉电期间的建议偏置序列:

1、关闭射频信号
2、降低VGG1和VGG2至−2 V以实现大约0 mA的IDQ
3、将VDD1至VDD4降低到0 V
4、将VGG1和VGG2提高到0 V

当栅极电压(VGGx)为−2 V时,晶体管会被夹断。因此,IDQ典型值接近0。

一般而言,大多数外部偏置放大器的建议偏置序列是相似的。不同器件会有不同的IDQ、VDDx和VGGx值。为了关闭器件,GaAs器件的VGG一般设置为−2 V或−3 V,而对于氮化镓(GaN)放大器,该电压可能是−5 V至−8 V。类似地,GaN器件的VDDx可能达到28 V,甚至50 V,而GaAs放大器通常小于13 V。

多级放大器的VGG引脚一般连在一起并一同偏置。遵循相同的程序,用户便可获得数据手册上提供的典型性能结果。在不同偏置条件下使用放大器可能会提供不同的性能。例如,将不同的VGGx电平用于HMC1131栅极偏置引脚以获得不同的IDQ值,会改变放大器的射频和直流性能。

图5显示了HMC1131在不同电源电流下P1dB与频率的关系,图6显示了不同电源电流下输出三阶交调截点(IP3)性能与频率的关系。

不同电源电流下P1dB与频率的关系

图5.不同电源电流下P1dB与频率的关系

不同电源电流下输出IP3与频率的关系,POUT/信号音 = 10 dBm

图6.不同电源电流下输出IP3与频率的关系,POUT/信号音 = 10 dBm

利用多个VGGx引脚偏置放大器的另一种方案是独立控制栅极偏置引脚。该工作模式通过优化特定参数(如P1dB、IP3、NF、增益和功耗等)来帮助用户定制器件。

这种灵活性对某些应用很有利。如果放大器数据手册上提供的性能数据能够轻松满足应用的某些要求,但与其他要求略有差距,那么在不超过数据手册给定的绝对最大额定值的情况下,测试不同偏置条件下的性能可能会有益。

偏置外部偏置放大器的另一种方案是设置VGGx以获得所需的225 mA IDQ,并在正常工作期间使用恒定栅极电压。这种情况下,放大器的IDD会在射频驱动下提高(此行为可参见HMC1131数据手册中的30.5 GHz功率压缩图)。栅极电压恒定的放大器和IDD恒定的放大器可能提高不同的性能。

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根据Forrester Research的最新预测,物联网(IoT)将成为未来客户价值的支柱,物联网基础设施将转向边缘和专用物联网平台,开发者将对物联网平台和举措带来重大影响,安全仍将是物联网的关键问题所在。

Forrester 对2018年物联网的主要预测如下:

一、企业将加大试点工作力度,并向消费者推出基于语音的服务

2018年,财富500强公司将不断改进语音物联网服务的复杂性、广度和质量,这些企业推出的此类服务可能会翻番。金融服务和其它需要身份验证的行业可能会滞后。

二、欧洲将发布新指南推动物联网数据商业化

45%的美国企业数据与分析决策者表示,他们已经将数据商业化,法国和德国企业的比例分别为35%和38%。鉴于相对滞后的表现,欧盟将发布指南,鼓励企业使用先进技术,刺激数据经济。

三、营销者将会意识到物联网机遇,可穿戴设备仍小众

随着越来越多的设备采用诸如Amazon Alexa或Google Assistant之类的智有代理,营销者将会寻求新方式与客户互动。为了提供更具亲和力的品牌体验,营销者将会扩展”移动先行“战略,纳入带有智能家用音箱或智能手表的新接口。据Forrester预测。虽然美国智 能手表将在2018年底实现1200万只的累计销量,但可穿戴设备仍会是小众产品。

四、主要用例将推动边缘解决方案的部署

目前,物联网业务流程主要用在本地数据中心或云端服务上。据预测,2018年,越来越多的企业将部署支持物联网的业务流程。边缘物联网设备能根据生成的数据在本地进行操作,并利用云的优势确保安全性,实现可扩展性。

五、工业物联网平台的构建者将退出IaaS(基础设施即服务)业务

过去十二个月,所有大型工业物联网(IIoT)平台都在将一些工业或物联网特有的功能交由超大规模云提供商(包括AWS、IBM和微软)提供。由于这些云提供商不断扩大服务的地域范围,为满足严格的监管要求,并提升物联网能力,这种趋势将加速。

六、物联网平台将开始专注设计和运营场景

负责将物联网融入产品和体验的产品设计人员需具备能力进行远程管理、监控并控制产品。物习网业务运营商需设计软件,将各种支持物联网业务资产整合到连贯的业务流程中,旨在专注业务运作,而不是手动管理物联网资产。因此,物联网业务运营商将会选择适合需求的物联网平台。

七、重视边缘的开发者将推动物联网平台整合

越来越多的企业将数据处理与分析推向网络边缘,以降低数据获取成本,减少网络延迟。如果物联网平台只在网络核心提供服务,人们对这种平台的接受度会越来越低。采用一致的编程与分析模型支持边缘需要高额开支,会使物联网平台提供商不堪重负。信心和雄伟壮志会被消磨殆尽。根据预测,这类提供商未来三年将退出该市场。

八、开发者将通过公共云平台服务整合设备

开发者要求实现低采用成本、快速部署原型、实现全球覆盖率、轻松与记录系统集成、以及将维护负担降到最低,这些将使开发者转向公共云提供商提供的物联网平台。

九、物联网将面临更大规模、更具破坏性的网络攻击

虽然物联网安全意识不断增强,但客户体验、成本和上市需求仍优先于安全要求。这使得实施强有力的安全控制成为一项挑战,或者更糟糕的是,未在最终的产品部署中添加特定的安全功能。黑客往往企图感染系统提取敏感数据,明年将可能出现更多针对端点设备和云端服务的物联网网络攻击。

十、基于区块链的物联网采用率将提升至5%

由于大规模部署要求实现可靠性、稳定性,并与现有技术的基础设施无缝融合,区块链尚未做好满足此类部署要求准备。但是,明年将会出现有前景的试点项目,物联网、区块链技术和产品的成熟将提升2018年区块链的采用率。

本来转自:2018年物联网10大预测

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Conal Watterson博士 ADI公司应用工程师

对处于恶劣环境中的外部接口需要予以电流隔离,以增强安全性、功能性或是抗扰能力。这包括工业测量和控制所用数据采集模块当中的模拟前端,以及处理节点之间的数字接口。

在过去,最多数Mb的带宽对转换器接口或工业背板就足够了,所以使用光耦合器便能对串行外设接口(SPI)或RS-485之类的协议进行隔离。数字隔离器改善了此类隔离接口的安全性、性能和可靠性,并且提供集成式隔离和I/O。然而,工业4.0和物联网(IoT)这类趋势要求以更高的速度与精度进行更为普及的测量与控制,因而越来越需要更大的带宽。

电流隔离的需求也随之激增,因为有更多与物理域进行的数字互动需要避免电机和电力系统、操作员、静电放电、以及诸如雷击所造成的浪涌等外部因素所带来的影响。精密测量可能也需要与噪声源(像是更为局部的微型电力电路和高速数字处理等)隔离。

低压差分信号传输(LVDS)是一种在更高性能转换器和高带宽FPGA或ASIC I/O中常用的高速接口。差分信号传输对于外部电磁干扰(EMI)具有很强的抑制能力(因为反相与同相信号之间的互相耦合所致),同时也相应地可以将任何因为LVDS信号传输所造成的EMI最小化。在LVDS接口上增加隔离是一种透明解决方案,可以将其插入高速和精密测量以及控制应用的现有信号链当中。

当今有哪些选择?

对于转换器和处理器接口的电流隔离,同光耦合器相比,标准数字隔离器是快得多、鲁棒且更为可靠的解决方案。然而,支持高速或精密转换器的典型LVDS数据速率为数百Mbps,但最快速的标准数字隔离器最多支持150 Mbps。

为了支持更高带宽的隔离,系统设计者当前已转向定制化设计密集型解决方案,像是解串行化或利用变压器、电容器的分离方案。这些方案会增加成本与设计时间,解串行化方案甚至可能需要外加一组简单的FPGA,其目的仅仅是为了实现隔离功能。变压器和电容器需要对LVDS信号加以谨慎的信号调理,由此得到的应用和数据速率特定的解决方案将需要交流平衡编码。进一步的解决方案是使用光纤通信链路,但考虑到成本和更高的复杂度,这更适合于数Gb的需求。图1所示为高速隔离的各种方案选择,以价值主张(依据设计的难易和成本)相对于方案的最大速度所绘制。

隔离器实施的价值主张与隔离器速度的关系

图1. 隔离器实施的价值主张与隔离器速度的关系

作为对比(如图2所示),ADI公司已经推出了一系列直接可用的LVDS隔离器:ADN4650/ADN4651/ADN4652,采用针对高达600Mbps速率而增强的iCoupler®技术。除了TIA/EIA-644-A LVDS兼容I/O之外,其完整的隔离器信号链是全差分式,实现了高抗扰能力及低辐射的解决方案。它提供两个隔离式LVDS通道,一个发射一个接收(ADN4651,ADN4652相反),或是两个发射或接收(ADN4650)。内部高速电路以2.5 V电压工作,工业系统中可能没有这种供电轨,因此其内置图3所示的低压差稳压器(LDO)以支持单一宽体SOIC解决方案,即使采用3.3 V电源供电也无妨。

ADN4651 600 Mbps LVDS隔离器框图

图2. ADN4651 600 Mbps LVDS隔离器框图

这些新型LVDS隔离器是否是直接可用的解决方案?

为了保证这些LVDS隔离器能够插入转换器至处理器的接口中,或是以高达600 Mbps运行的处理器内链路中,ADN465x系列有着超低抖动的精密时序。这点相当重要,因为在600 Mbps下,单位间隔(UI,例如位时间)只有1.6 ns,因此边缘上的抖动必须非常小,以便接收器件有足够的时间去对位进行采样。ADN465x的典型总抖动为70 ps,或在600 Mbps下小于5% UI,假设误码率为1×10-12。

如何量化抖动?

查看抖动的最基本方法是用差分探针去测量LVDS信号对,并且上升沿和下降沿上均要触发,示波器设定为无限持续。这意味着高至低和低至高的跃迁会相互迭加,因此可以测量交越点。交越宽度对应于峰峰值抖动或截至目前所测得的时间间隔误差(TIE)(比较图3所示的眼图和直方图)。有一些抖动是随机来源(像是热噪声)所导致,此随机抖动(RJ)意味着示波器上所看到的峰峰值抖动会受到运行时间的限制;随着运行时间增加,直方图上的尾巴会升高。

ADN4651的眼图和直方图

图3. ADN4651的眼图和直方图

相比之下,确定性抖动(DJ)的来源是有界限的,例如脉冲偏斜所导致的抖动、数据速率相关抖动(DDJ)和符码间干扰(ISI)。脉冲偏斜源于高至低与低至高传播延迟之间的差异。这可以通过偏移交越实现可视化,即在0 V时,两个边沿分开(很容易通过图3中直方图内的分隔看出来)。DDJ源于不同工作频率时的传播延迟差异,而ISI源于前一跃迁频率对当前跃迁的影响(边沿时序在一连串的1秒或0秒与1010模式码之后通常会有所不同)。

为了完整地估算特定误码率下的总抖动(TJ@BER),RJ与DJ可以依据测量得到的TIE分布所适配的模型来计算。此类模型中的一种是双狄拉克模型,它假设高斯随机分布与双狄拉克δ函数卷积(两个狄拉克δ函数之间的分隔距离对应于确定性抖动)。对于具有明显确定性抖动的TIE分布而言,该分布在视觉上近似于此模型。有一项困难是某些确定性抖动会对高斯分量带来影响,亦即双狄拉克函数可能低估确定性抖动,高估随机抖动。然而,两者结合仍能精确估计特定误码率下的总抖动。

RJ规定为高斯分布模型中的1 σ rms值,若要推断更长的运行长度(低BER),只需选择适当的多σ,使其沿着分布的尾端移动足够长的距离(1×10-12位错误需要14 σ)即可。接着加入DJ以提供TJ@BER的估计值。对于信号链中的多个元件,与其增加会导致高估抖动的多个TJ值,不如将RJ值进行几何加总,将DJ值进行代数加总,这样将能针对完整的信号链提供更为合理的完整TJ@BER估计。

ADN4651的RJ、DJ和TJ@BER全都是分别指定的,依据多个单元的统计分析提供各自的最大值,藉以确保这些抖动值在电源、温度和工艺变化范围内都能维持。

不同LVDS接口如何仰赖精密数据跃迁?

典型接收器可以容许10%至20% UI的抖动,举例来说,利用ADN465x隔离外部LVDS端口将能使工业背板在PLC与I/O模块间的缆线上安全地延伸。最大缆线距离取决于容许数据速率、缆线结构以及连接器类型,但在较低数据速率(例如200 Mbps)且使用高速连接器和适当的屏蔽双绞线时,数米缆线长度是有可能实现的。

模数转换器(ADC)接口通常利用LVDS进行信号源同步数据发送。这意味着LVDS时钟会与其他LVDS通道上的一个或多个数据位流并行发送。ADN4650的低通道间和器件间偏斜(分别为≤300 ps和≤500 ps)对此很有利。这些偏斜值说明了多个通道上的高至低(或低至高)传播延迟之间的最大差异,从统计意义上保证了所有ADN4650器件在电源、温度和工艺变化范围内的性能。在上升和下降时钟沿上均进行数据传输以实现双倍数据速率(DDR)时(某些转换器会利用DDR来提高输出带宽),≤100 ps的低脉冲偏斜支持时钟同步。

ADC采样时钟可能需要加以隔离,以便将使用外部时钟源的模拟前端成功地完全隔离;举例来说,为一组多重数据采集通道同时提供时钟信号。这对任何隔离器来说都是挑战,因为时钟上的任何抖动都会直接增加到孔径抖动上,进而降低测量质量。同时钟源一样,LVDS信号链中用于时钟分配的器件,例如扇出缓冲器,通常都会将此抖动规定为加性相位抖动。这意味着输入时钟的相位噪声会与输出时钟的相位噪声进行比较,并将其差值在相关频率范围(一般为12 kHz至20 MHz)上进行积分。ADN465x系列本质上属于集成隔离功能的LVDS缓冲器,所以同样的观点也适用于分析对ADC采样的影响。使用ADN465x时,确保典型加性相位抖动只有376 fs,这样即使增加电流隔离,也能维持原始测量质量,因为增加隔离可以消除处理器端数字电路中的噪声。

用于AD7960和SDP-H1的ADN4651隔离电路

图4. 用于AD7960和SDP-H1的ADN4651隔离电路

在采样时钟被隔离的情况下,600 Mbps的无错误传输、与300 MHz时钟同步以及最高ADC性能和分辨率,已经通过参考电路CN-0388中的AD7960(18位、5 MSPS、SAR ADC)加以验证,如图4所示。利用能够透明隔离模拟前端的转接卡,将ADC电路板与高速SDP-H1评估平台之间的现有ADC评估平台进行隔离。软件没有更动,利用精密模拟信号源对数据手册规格所做的评估确认其具有与非隔离平台相同的性能。

还有哪些应用可以使用LVDS隔离?

隔离式模拟前端或隔离式工业背板是两个很有用的应用范例,可以很好地展示LVDS隔离所提供的机会,但此技术还有很多其他应用。送到平板显示器的视频信号通常使用LVDS信号,而HDMI®信号使用类似的差分信号共模逻辑(CML)。这些通常不需要隔离,但是对于医疗成像或工业PC中的外部显示端口之类的应用而言,电流隔离可以保护人体或设备。

作者简介

Conal Watterson博士是ADI公司接口与iCoupler®数字隔离器部的应用工程师,工作地点在爱尔兰利默里克。Conal拥有利默里克大学博士和工程硕士学位,自2010年以来发表了很多关于工业现场总线网络、诊断/可靠性、高速信号和隔离的论文和文章。他目前专注的主题是集成隔离通信解决方案和隔离电源、高速接口以及EMC和隔离标准合规性。

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