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隔天测量的结果看起来不同,怎么回事?

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某天做的测量与另一天的测量看起来不同,这是怎么回事?
让我们来考察这个测量,以说明发生了什么。

过去我们已讨论了许多不同的测量问题,但这个问题的确值得重视。当然,从一天到另一天,或者从一小时到另一小时,甚至从一周到另一周的测量总是会有差异,这些生活中的典型细微差异在我们进行结构测试时也是存在的,这是正常的变化。但是,你展示给我的这些测量完全不同于我们正常看到的变化。在这次特定的测量中,在低频段变化很微小,但在高频段变化相当显著。因此,让我们仔细考察这次测量,以探究到底发生了什么。我们主要跟踪的是测试的固定装置,它在这些测量中可能起到了非常重要的作用。

测试对象是一块小型的风机叶片。测试的叶片处于“夹紧”状态。叶片自身重量小于2磅,安装在800磅的光学平台上。光学平台足够大,能充分用于模拟叶片的“夹紧”状态。实际上,有一个可用的分析模型,从这个模型中能够提取到处于“夹紧”状态的叶片模态。然而,分析模型从来都不是完美的,它只能算是一种近似。对于这类简单结构的模型,我们希望能得到相当精确的结果。

Robert Brennan 高级应用工程师 ADI公司

几乎每个RF和微波系统都需要频率合成器。频率合成器产生本振信号以驱动混频器、调制器、解调器及其他许多RF和微波器件。频率合成器常被视为系统的心跳,创建方法之一是使用锁相环(PLL)频率合成器。

传统上,一个简单的PLL将压控振荡器(VCO)输出频率分频,将其与一个参考信号进行比较,然后微调VCO控制电压以微调其输出频率。很多年来,PLL和VCO是两种单独的芯片——这就是分立解决方案。VCO产生实际输出信号;PLL监控输出信号并调谐VCO,以将其相对一个已知参考信号锁定。

分立解决方案有多个优点:

* 可设计每个分立芯片以提供尽可能好的性能。
* PLL和VCO之间的物理距离降低了交叉耦合效应,使输出端的干扰杂散信号最小化。
* 如果环路中的一个芯片损坏,只需更换较少的元件。

分立解决方案在频率合成器行业长期处于优势地位,但它也有缺点。一个主要问题是:为了容纳两个芯片及其所有支持元件,分立解决方案需要大量板空间。这导致终端产品尺寸较大且成本较高。

分立解决方案的另一个主要问题是传统VCO的输出频率范围较窄。典型VCO带宽为50 MHz至500 MHz;虽然可以达到2 GHz左右,但这需要基于运算放大器的有源滤波器。对任何希望实现更宽频率范围的人来说,这都是一个重大挑战。为了创建频率范围更宽的合成器,需要多个PLL、VCO、支持元件、滤波、开关和电源!这会使设计的板空间和成本呈指数式增加。分立解决方案不仅会影响板设计,而且涉及大量额外工作,包括为每种器件进行质量评定、开发软件及库存管理。

详文请阅:集成压控振荡器的宽带锁相环能 否取代分立式解决方案?

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数据采集设备一个重要的指标就是AD位数,我们都知道AD位数越高越好。但这个“好”到底体现在哪些方面呢?AD位数到底对数据采集有哪些影响呢?

AD位数的实质是指模数转换数据时使用多少位(bit)来表征数据电压幅值大小。这个位(bit)也就是存储二进制数0或1的位数,8位为1个字节(byte)。位数越高,存储小数点后面的位数也就越多,因此,转换后的数据也就越精确,越接近实际值。现今的数据采集设备通常使用24位AD,表示可以用24个0或1来表示数据幅值大小。当然,有1位符号位。

数采设备通过AD进行量化,量化是指现实世界中的时域信号的连续幅值离散成若干个量化量级,实质是幅值转换精度。一个量化量级是指最小的量化电平大小(电平间隔),类似于刻度尺的最小刻度,刻度尺的最小刻度是1mm,1mm之内的读数都是估读出来的,不精确。如果想将最小刻度再提高,这时可以用游标卡尺来测量尺寸,此时,测量的精度更高。AD位数与这个刻度相似,AD位数越高,量化量级(可理解为最小刻度)越小,转换后的数据幅值精度越高,所下图所示。虚线表示相应的量化电平(刻度),所有的转换后的幅值只能位于这些虚线所表示的量化电平之上,其他位置没有任何量化电平。

对于M位AD而言,假设为理想的模数转换器,则其对应的量化量级份数N为:

N=2^MM-1

对于电压满量程为±AV的数采设备而言,其量化量级大小Q为:

Q= 2A/2^MM

通常数采设备的最大满量程是一定的,通常为±10V,因而AD位数越高,量化量级越小,数据转换精度越高。AD位数对应的量化份数和量化量级如下表所示。

从上表可以看出,对于量程相同的情况下,AD位数越高,量化量级越小。假设AD位数为8,则量化电平间隔为78.1mV,模数转化后的幅值电压只能是78.1的倍数,而24位AD转换后的幅值电压则为1.19μV的倍数。这就是为什么AD位数低于16位,包括16位AD的数采设备在AD转换之前需要用放大器,要把AD转换前的信号放大之后再进行量化,以减小量化误差。

下图中考虑将量程为±1.5V用4位和5位AD进行量化,来说明不同AD位数带来的差异。4位AD只能用4位来存储数据,因此,满量程被划分为16份,而5位AD则可以划分为32份。从图中也可以看出,相同的量程高位AD对应的量化电平间隔越小,因此,测量相同的信号,高位AD精度越高。另外,4位AD对应的动态范围为24dB,5位AD对应的动态范围为30dB。关于这一点,将在下面进行说明。

量化误差是模数转换过程中另一个重要的幅值误差源,之前已说过采样频带也会给幅值带来误差。在模数转换过程中,实际模拟量值与量化数字值之间的差异称为量化误差或量化失真。这个误差归咎于取整(只能是量化量级的倍数)或截断造成的,误差大小是随机的,在不同的采样点这个误差大小也不相同。在进行量化时,是将信号的电压幅值按四舍五入的方式量化到最近的量化电平上。在这将通过一个实例数据来说明量化误差是如何产生的。

假设考虑如下图所示的采样,黑色实线表示信号实际大小,采样间隔为时间T,考虑第7个采样点的幅值量化误差。X表示相邻两个量化电平的平均值,从图中可以看出,在采集第7个数据点时,信号的实际幅值大小位于量化电平m6和m77之间,但这个数据量化之后,幅值要么是m66,要么是m7。首先,将该幅值与m6和m77的平均值x6进行比较,发现幅值大于x66,因此,按四舍五入方式量化到最近的量化电平m77上,m77与信号实际值之差即是量化误差。

当AD位数越高时,量化电平间隔会越小,因此,量化误差会越小,转化精度越高。理想的模数转换器,量化误差均匀分布于(−1/2量化量级)~(+1/2量化量级)之间,如理想的24位AD,其量化误差分布于-0.6μV~+0.6μV之间。对于理想的M位AD而言,信号与量化噪声之比(SQNR) (或称为动态范围)可由下式计算

SQNR=20log10(2^MM)=6.02M dB

从上式可以明白,1位AD,对应的动态范围为6.02dB。可以这样理解:由于每一位只能存储0和1,对应的数字大小为1=20和2=21,相差2倍。我们知道,线性2倍,对应6dB。因此,1位AD对应的动态范围为6dB,常见AD位数,对应的SQNR如下表所示。

现在我们已经明白了量化误差,除了用高位AD可减少量化误差之外,还有没有别的方法可以减小量化误差呢?除了用高位AD之外,还有以下两种方法可减小量化误差,提高信噪比。

法1.使用量程合适的传感器

使用量程合适的传感器是为了保证传感器输出的信号大小合适,既不至于过载,又不至于欠载。相对而言,信号幅值越大,信噪比越高,量化误差越小。那到底量程为多大时,使用的传感器是合适的呢?一般而言,测量的信号幅值应在传感器满量程的80%是合适的。如测量位置的振动量级约为40g,则可以用满量程为50g的加速度传感器来测量。如果用量程为500g的传感器来测量,会有什么区别呢?

量程为50g的加速度传感器,对应的灵敏度为100mv/g,则40g对应的电压输出为4V。而当用量程为500g的加速度传感器进行测量时,传感器的灵敏度为10mv/g,则40g对应的电压输出为0.4V。那么,不同量程的传感器测量同一位置的振动时,输出的电压大小是不同的,量程越小,灵敏度越高,输出电压越大,则量化时信噪比越高,量化误差越小。这就是为什么要用合适的传感器来测量的原因。

法2.使用合适的电压量程

当AD位数和传感器已不能更改时,这时可以调节数采设备的电压量程来提高信噪比,减小量化误差。还记得之前的量化量级计算公式Q=2A/2^MM吗?当AD位数确定之后,量化量级的份数也随之确定了,即分母确定了,但是分子为电压量程,可以减小分母,即电压量程,来提高量化量级。比方说,可以把1m划分1000等份,每1份为1mm;如果把0.1m也划分1000等份,则每1份为0.1mm。此时,测量精度会更高,当然,测量的最大距离将从1米变成了0.1m。因此,在测量大信号时用大量程,测量小信号时用小量程。这个量程可调节。

这个量程调节功能也就是所谓的自动量程或手动量程(量程有很多档)。自动量程是根据测量信号的大小,软件自动设置量程;手动量程是测试人员手动修改电压量程。测量大信号时,用大量程,测量小信号时用小量程。设置合适的量程之后,大信号不会因量程不合适而过载,小信号也不会因量程不合适而欠载。

如果对大信号设置的电压量程过小,会导致削波的情况出现,如下图所示。超出量程的部分会被削掉。

对幅值大小为10mV的信号设置不合适的量程,采集到的信号如下图所示。

设置合适的量程之后,采集到的信号如下图所示。

对一个单频小信号如果AD和量程设置不合适,可能会如下图所示。从图中可以看出,当用16位AD,不自动量程,即满量程10V进行采集时,采集到的信号如下面顶部图所示,信号为三角波,且台阶明显,这就是量化误差造成的。当用24位AD也不自动量程时,得到的信号如下面中图所示。此时,信号较之前已有明显改善,但量程设置还不合适。当设置合适的量程(0.0625V)之后,单频的小信号信噪比已很高,信号很干净,这正是我们想要的信号。信号从带台阶状的三角波到含有杂波的信号,到最终的干净单频信号,量化误差在逐步减小,信噪比逐步提高,幅值精度越来越高。

到此,我想您已明白AD位数对信号测量的影响了。但是有一点要注意的是,之前我们所说的一直在强调理想的AD,也就是所有的位数都是有效位,不受噪声影响。但现实情况是,不是所有的位数都是有效位。比方说24位AD的动态范围理论上是144dB,但实际的动态范围在110-120dB之间,也就是有效位在18-20位之间。这是因为数采设备都是电子元器件组成的,本身会存在噪声,降低了AD的位数。这个噪声也就是所谓的本底噪声,即使不测量任何信号,设备也有相应的电压输出,这部分电压就是本底噪声。

因此,在信号进行采集时,为了减少误差,我们应尽量使用高位AD,量程合适的传感器和使用合适的电压量程。

本文转自:AD位数是如何影响信号幅值的?

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作者:Austin Harney

引言

我们都很熟悉那些隐藏在车库、地下室或其它隐蔽之处的电表了。我们甚至可能每月会检查它一次或两次,并将电表上的最新读数打电话告诉电力公司,而不是估算一个数字。随着技术的发展,一场静悄悄的革命正在这普普通通的电表上发生。

图1显示的是一款在19世纪后期开发的传统机电式电表,它带有一个转盘和一个机械计数显示器。这种电表通过计算该转盘的旋转圈数来计量电能,金属转盘的旋转速度与所用电能成一定比例。转盘周围的线圈通过施加一个与瞬时电流和电压成比例的涡电流和推力转动转盘,它利用一个永久磁铁在转盘上施加阻尼力,以在断电后使之停止旋转。

图1. 机电式电表。

电表发展的第一个里程碑是机电式电表被固态电子式电表所代替。电子式电表利用高度集成的器件(如A DE516x1、ADE556x 2、ADE716x3、ADE756x4和ADE77xx5系列电能计量IC6来计量电能。这些器件通过一个高精度的∑-∆ A DC来将瞬时电压和电流转成数字量,然后计算电压和电流的乘积,就能到以瓦特为单位的瞬时功率。对瞬时功率按时间进行积分就可以得出已消耗的电能值,它通常以千瓦时 (kWh) 为单位计量。消耗的电能数据显示在一个液晶显示屏 (LCD) 上,如图2所示。

电子式电表有很多优势。除了可计量瞬时功率以外,它还可以计量其它参数,如功率因数和无功功率。它能够每隔一个特定时段计量并存储数据,这就允许电力公司提供分时段计费服务。这样一来,聪明的用户在费率较低的非高峰时期使用主要电器(如洗衣机和烘干机),这样能节省电费,而且高峰期的电能需求量减少了,电力公司也可以避免建设新的发电厂。电子式电表还不会受到外部磁场或电表本身放置角度的影响,因此它们的防窃电性能要优于机电式电表。此外,电子式电表的可靠性也非常高。

ADI公司在机电式电表向电子式电表的演变过程中起到了关键的作用,迄今为止已经销售了超过2.25亿块电能计量IC。根据IM SResearch公司的报告,2007年付运的所有电表中,75%是电子式的,25%是机电式的7。

图2. 固态电子式电表。

电子式电表打开新的机遇

一旦电表数据可以以电子形式得到,在电表上增加通信功能就变得很有意义了,因为这样就允许电表通过通信链路使用自动抄表(AMR) 功能远程发送电表数据。电表制造商已经开发出多种不同的远程抄表系统架构,大致可分为近距离无线抄表系统、车载无线抄表系统和联网抄表系统。图3显示了车载抄表系统。在该案例中,电力公司派出一部装有无线数据收集器的汽车,该车只要经过居住区就可高效地收集电表数据。车载抄表系统使一个电力公司员工能够在一天内抄到的电表数量是近距离抄表系统的五倍,是人工抄表数量的十倍。在联网抄表系统中,电表数据被传输到一个固定的数据收集器,它通常位于某街道或居民区尽头的一根电线杆上。然后数据会通过宽带或无线蜂窝网络传输到电力公司。

图3. 车载抄表器。

从AMR到AMI

最初,以AMR系统取代人工抄表只被简单地看作是一种降低人工成本的途径,但这一看法正在改变,因为业界认识到AMR允许电力公司方便地提供更大的好处和更好的服务(如实时计费),从而进一步提升能效、实现故障即时报告,以及提供更精确的数据来规范网络内用户的用电习惯。AMI(先进抄表基础设施)有时会替代AMR,以突出与简单远程抄表的区别。AMI联网抄表系统可以利用从卫星到低成本无线电在内的各种技术来实现,其中两种主导性新兴技术是RF技术(利用开放的工业、科学和医学 (ISM) 频段)和电力线载波技术 (PLC)。

RF技术采用低功耗、低成本的无线电系统来无线传输电表信息,PLC则利用电力线本身来传输。ADI公司已经开发出了针对这两种技术的解决方案,ADF7xxx系列短距离收发器8可满足ISM频段RF应用的需要,而基于广泛使用的Blackfin®处理器9的SALEM®系列则可满足PLC技术的需要。这两种技术都各有利弊。特别对于水表和气表来说,基于在水或气旁边部署电力线的安全问题考虑,RF技术正变成主要的选择。水表由于经常被埋于地下,情况也更复杂一些。对于电表而言,混合使用这两种技术看起来可能性最大,北美青睐RF,而欧洲则倾向于PLC。在美国,一小部分家庭通常只连接到一个变压器,这使得PLC方案不太经济。在某些情况下,电力公司采用混合方案部署AMI,电力线用于数据收集器和电表之间的通信,RF用于电表和室内其它计量表或设备之间的通信。Google地图中有一个显示全球AMR/AMI部署10和现场试验的很有意思的页面,它显示了最新的部署信息。

设计AMR/AMI电表中的RF电路

电表通常位于拥有越来越多无线设备的房屋内部或周边,确保可靠的无线电通信是一大挑战,这就要求RF电路必须具备高性能,以抑制无线LAN等设备发出的较强信号的干扰, RF输入端可能接收低至
1微伏以下的信号,并进行解码。

RF模块也要求具有良好的无线电灵敏度,因为更高的灵敏度意味着更长的信号传输距离。记住,电表可能位于地下室甚至地底下,它需要和几条街之外某根电线杆上的无线电设备或与街上电力公司的抄表车进行通信。灵敏度越低,接收无线电就必须靠得越近才能正确地解码信息。对于一个移动的车载抄表系统来说,这意味着抄表车必须与您的房屋靠得更近,但固定网络基础设施必须使用更小的单元和相应更多的数据收集器。因此,高灵敏度可以使网络基础设施的成本最小。

低功耗是电池供电的气表和水表的关键性能要求。电表供应商常常努力尝试降低电表的功耗,因为这样一来他们就可以将相同的设计移植到水表或气表上。此外,为了在开放的频段内工作,计量表和抄表器使用的通信协议必须符合所在国家的无线电发射规定。目前全世界有多个开放频段,其中最常用的是900MHz、2.4GHz和5.8GHz。大部分电表制造商都选择了900MHz频段作为电表之间和电表与数据收集器之间的通信频段。在某一给定的功率预算下,900MHz频段的无线传输距离比2.4GHz频段更长,基站或数据收集器就可以覆盖更大的范围。不过,从电力公司的角度来说,使用这个频段的一个缺点在于缺乏可用的标准。1GHz以下频段显然是电池供电型气表和水表的最佳技术选择,这推动了业界对标准化的要求,以便不同制造商的系统之间实现互操作性。已经从有线M-Bus用户群体成长起来的无线M-Bus,就是一个计量表之间以及计量表和数据收集器之间通信标准的例子。M-Bus11目前是欧洲规范标准的一部分,详情可见EN 13757标准。无线M-Bus协议的详细内容在衍生标准EN 13757-4中。
900MHz频段的其它标准化工作也在进行之中。

ADF702012和即将推出的ADF7023就是900MHz的无线电器件,这两款器件在设计过程中就考虑了计量应用的需求,这两款器件也都适用于必须符合无线M-Bus标准的系统。图4显示了ADF7020的功能
框图。

图4. ADF7020的功能框图。

图5. 具有AMR功能的公用仪表。

ADF7020全集成的低功耗无线电收发器可工作在以下开放ISM频段上:中国是433MHz,欧洲是868MHz,北美则是915MHz。它集成了完整的RF发射和接收电路以及模拟和数字基带。如图5所示,实现一个用于AMR电表13的射频卡,通常只需要ADF7020、一根天线、几个外部无源器件和一个运行通信协议的简单微控制器。ADF7020通过集成一个超低功耗的8位RISC内核来执行一些低级的通信功能,大幅减轻了外部微控制器的负担。在很多情况下,这样可以避免采用通信专用微控制器。电表制造商选择ADF702x系列收发器而不是其竞争器件的另一个原因是,ADF702x系列收发器能提供业内最好的灵敏度和阻塞性能,它允许电表和数据收集器之间有更长的通信距离。

ADF7020提供超过70dB的阻塞性能,这意味着,即便在一个带外信号比所需信号高出70dB的情况下,ADF7020也可以正确地检测出所需的信号并进行正确的解码。ADF7020的相邻信道抑制指标大约为40dB,灵敏度可以达到–120dBm,具体需取决于数据率。这比表现最好的ZigBee解决方案®14的灵敏度还低出20dB。

图6. 家庭区域网。

HAN网络

随着很多家庭将很快配备一个具有通信能力的电表,电力公司和能源管理机构开始思考未来如何利用该技术来提高能效和节能意识。利用这个有时被称为“智能电网”的概念,电力公司可以利用这一扩展到千家万户的网络,来积极地管理电能输送负荷。例如可以提供实时价格信息,从而让用户可以调整用电习惯。在用电高峰期,比如炎热天气时,电力公司可以给用户发送一个信息,提醒用户下一个小时的费率会提高,鼓励其关掉电器,这就需要在室内安装一个可以显示该信息的显示器。电力公司还可以更进一步地通过电表来控制用户家中的电器,比如调低空调或关闭游泳池的水泵,这个系统需要电表和家用电器之间进行通信,有时这被称为家庭区域网 (HAN)。900-MHz射频解决方案(如ADF702x和ZigBee射频解决方案)都在这一领域找到了用武之地。

大多数业内人士都认识到,一个与先进的计量基础设施相连的能够完全运行的家庭区域网还需要若干年才能实现。然而,这样的系统的好处让今天很多公司都积极为家庭区域网开发解决方案。图6显示了家庭区域网的示意图。

结束语

ADI公司专注于为电表市场提供一流的技术和产品,包括RF收发器、电能计量芯片组、RF放大器、隔离产品和电力线控制产品。ADF702x高性能全集成收发器适用于具有通信功能或支持AMI的电表,为全球电表制造商提供了紧凑、可靠和低成本的解决方案。

AMI和智能电网被视为是提高能效的关键潜在技术,将最终帮助实现减少二氧化碳排放的目标。ADI公司承诺提供推动这一市场发展的创新型高能效器件,并在未来继续为提高能效和促进节能作出其应有的贡献。

作者简介

Austin Harney [austin.harney@analog.com] 1999年毕业于爱尔兰国立都柏林大学,获得工学学士
学位,并在毕业后加入ADI公司。他现在是位于爱尔兰Limerick的ADI公司ISM频段无线产品部的应用工程师。Austin业余时间喜欢足球、音乐,以及与他的女儿共度闲暇时光。

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2018年,无论是全球半导体市场,还是中国半导体市场,都是成绩卓著的一年,根据ICInsights的预测,2018年TOP15半导体厂商的总营收将达到3811.6亿美元,相比2017年增长18%。2018年中国半导体产业销售额将进一步增长,达到8295.3亿元,增长率为12.9%,由此可见,增长仍然是主流趋势,人工智能、边缘计算、汽车电子成为主要增长动力。业内的半导体公司在这一年里收获了怎样的业绩?克服了哪些经营上的困难?对崭新的2019年有怎样的展望?

“根据公司最近一期财报显示,ADI营收获得强劲的第四季度业绩,公司2018财年营收超过60亿美元。其中大于85%的营收来自于工业、通信和汽车行业的B2B市场。而ADI中国这几年发展非常迅速,连续数年成为ADI全球增速最快的区域。”

创新是核心竞争力,重点布局工业、汽车、5G三大领域
想要在市场中长期立足,能否持续创新是一项重要因素,ADI将自己的创新愿景定为“超越一切可能”,把创新作为自己的核心竞争力。成立53年来,ADI一直在创新的路上奔跑。到2018年,ADI共发布了数十款业内领先的产品,涵盖从工业、汽车、通信、医疗、消费、能源管理和航空航天等应用,涉及几乎所有高性能信号链相关技术。

工业是ADI重点的传统市场之一,前不久在ADI先进工业4.0发展规划中公布了一系列解决方案,利用这些解决方案客户可以快速抓住机会让现有老旧基础设施走上工业4.0的快车道。这些新型解决方案为现有工厂基础设施提供新一代的灵活性、连接能力和效率,包括:应用于确定性以太网设备级安全性和时间敏感网络交换功能;适用于状态监控的状态监控的ADCMXL3021模块;适用于先进自动化、运输和生产过程应用的高精度雷达传感器。

此外,汽车同样是ADI公司核心市场之一,ADI重点发展方向是让汽车更安全、更环保和更舒适。为此,ADI为业界提供包括激光雷达、微波雷达和高性能惯导单元、智能座舱、EV和HEV动力总成以及汽车电源管理在内的关键技术。2018年7月,ADI与百度在自动驾驶感知与导航领域达成合作,ADI与百度通过共享资源与技术等的合作方式,利用ADI在IMU、毫米波雷达、激光雷达以及A2B/C2B总线、DSP产品技术方面的优势,在百度自动驾驶Apollo计划的自动驾驶感知与导航应用中开展广泛合作,共同为自动驾驶、智能网联和智慧交通领域提供全面、系统、可靠的解决方案。

在即将进入规模应用的5G领域,ADI不断扩展其广受欢迎的RadioVerse生态系统产品组合,在2018年推出业界最宽带宽RF收发器ADRV9009,提供两倍于前代器件的带宽(200MHz),可取代多达20个器件,功耗降低一半,封装尺寸减小60%。凭借行业领先的性能以及更小的尺寸、重量与功耗,ADRV9009收发器能够满足新兴5G无线基础设施设备以及航空航天系统严苛的天线密度和扩展网络容量要求。

主动迎接挑战,在5G、汽车和大数据领域取得突破性进展
新技术和新应用的不断推出,对半导体企业也提出了更高的要求,只有克服这些困难,不断实现突破才能实现‘超越一切可能’,赵轶苗的解释是,“创新愿景驱动我们去主动迎接挑战,特别是像5G、无人驾驶汽车、边缘节点、人机交互等等应用领域,ADI都推出了众多创新技术解决方案带领业界不断突破超越一切可能。”

在向5G过度中如何支持2G/3G/4G服务?ADI在2018年推出的业界首款支持现有全部蜂窝标准的RF收发器ADRV9009就很好解决了这个挑战,该器件可在75 MHz至6 GHz的范围内调谐,支持2G/3G/4G/5G服务,因此蜂窝设备制造商可以采用单一紧凑型无线电设计来满足所有频段和功率要求。

在汽车领域,如何提高汽车燃油经济性/电池效率?ADI公司创新的A2B总线技术从汽车音频总线出发,通过单条非屏蔽双绞线分配音频、控制数据、时钟和电源,从而显著降低布线复杂性、降低线束重量和体积。2018年新推出的A2B收发器还能用于麦克风连接等扩展用途,这些特性极大地降低了系统成本,非常适合新兴多麦克风应用,如道路噪声消除、车内通信和自动驾驶等。A2B总线技术目前已经获得全球90%的车厂采用,有望不久的将来成为标准化的连接。

大数据的爆发增长对数据中心的高效率供电管理带来挑战,ADI凭借新推出的 LTM4700 降压型 DC/DC 电源稳压器兼具同类产品最高功率和用以降低数据中心基础设施冷却要求的高能效,可提供双路 50A或单路100A配置,其采用的创新封装技术实现了在服务器密度增加以及数据中心吞吐量和计算能力提升下,对系统尺寸和冷却成本的影响微乎其微。

第四次工业变革的浪潮推动中国市场的发展
尽管全球主要的产业分析机构都对未来一年全球经济成长提出了审慎乐观的预期,但ADI相信低成长预期背后同样充满了机遇,特别是当前整个产业正处在第三次向第四次工业革命的交叉路口,我们看到了智能驾驶、新能源、再生能源以及5G等技术给业界带来的各种创新应用的契机,大量的创新的机遇正在围绕着这些领域发生。

人类的三次工业革命,均是由三方面的驱动力促使——能源、交通和交流。面对第四次工业变革的浪潮,从促进工业革命的三个驱动力来看,ADI认为中国会有非常大的发展空间,有能力超越世界上的其他地区,因为中国的智能化发展在整个全球的智能化中发挥着非常重要的作用。而ADI将在其中扮演积极的创新推动和引领的角色,借助其领先的高性能信号链技术与中国企业一道实现超越一切可能的变革,同时获得ADI在中国市场的持续增长。

从合作伙伴和本地化出发服务中国市场
ADI在中国的核心战略聚焦在两个方面:第一ADI要做中国企业的合作伙伴,加强产业合作;第二就是本地化。

从合作伙伴角度来说可以分两个层面:第一,中国的生态系统是和国外不一样的,必须要和合作伙伴共同打造整个生态环境,形成双赢的局面;第二,与客户合作,与客户不再是以前简单的买和卖的关系,要和客户建立一些创新的业务模式,有一些利益共享、共同开发市场的举措。

从本地化角度来说,需要从多个层面来看:第一,因为中国的体量和速度,我们专门针对中国市场做很多新的产品;第二,由于市场对速度的要求,ADI把很多在美国总部、欧洲总部来做对中国市场的决策权迁移到了中国,希望对中国的市场、中国的客户有快速的响应。这些本地化,包括人才的本地化,加在一起对中国市场会更接地气、提供更好的支持。

为此,ADI在中国还专门成立了一个系统团队,这个系统团队会利用ADI在全球开发的芯片技术,快速在中国配上适合的软硬件、算法、封装,找到适合的应用场景,快速落地。例如,ADI开发的气体识别整体系统方案,专门针对中国市场一些特别的需求,现在这个产品不仅是符合中国市场,也已经推广到全球。ADI充分解决了速度和中国市场符合度的问题,这样对中国客户来说有更适合的产品,对ADI的业务来说又有快速的增长。

展望2019年,5G、物联网和汽车领域继续迎来快速发展
在2018年,人工智能、5G、边缘计算……大量的热点技术话题刷屏,尽管一些技术被过度炒作存在泡沫的成分,但还有一些技术则逐渐走入产业应用,正在改变我们学习、工作、娱乐和生活的方式。

例如,物联网和基于网络边缘的应用正在随着产业落地的推动变得越来越普遍,数据的爆炸式增长在未来几年内还看不到任何减缓的迹象。为了在数据产生和需要的地方将这些数据转换成信息,也为了更高效地完成这一过程,我们会看到2019年“智能传感器”将取得进展。同时,大量边缘节点设备的部署将对其中的高效电源管理带来更高的要求,需要满足不断增加的处理需求,并解决由此带来的热管理挑战。

汽车产业作为现代产业的重中之重,在车辆电气化、自动驾驶、交通即服务三股变革的力量正在颠覆汽车行业。由于燃油汽车面临越来越大的监管压力,而电力及电源管理技术在持续改进,且成本也越来越低,车辆电气化将继续保持两位数的增幅,并在2019年从小众市场转变为主流市场。在自动驾驶方面, L3级别以上的高速自动驾驶解决方案将取得更多进展,车队服务/机器人出租车能得到广泛测试,视觉、雷达和激光雷达模式能更好地融合,以提高自动驾驶汽车的环境感知能力。

5G技术在2018年进入大规模测试阶段,预计2019年开始商业化部署。大规模MIMO(多路输入,多路输出)的初始阶段相比4G将有显著的改进,5G带来的带宽激增、低延迟、快速响应和高度可配置的网络解决方案,将极大地改变现有格局并开辟新的市场,更将推动汽车、医疗和工业自动化领域的革命性变化。

人工智能在医疗领域会发挥积极的作用
人工智能是2018年最热门的产业关键词,在产业界和媒体界的喧嚣躁动中,人工智能也取得了实际的进展。当前几乎每个行业都在努力发掘人工智能所带来的机会,例如在汽车领域随着环境传感精度的提高,加之向人工智能引擎提供更高质量、更相关的数据和信息,系统训练成果和系统推演能力快速进步。

在中国,人工智能应用可能在医疗保健领域,特别是远程医疗领域获得成长。由于中国的医疗资源的分配非常不平衡,需要远程医疗这样的方式将集中在一线城市的医疗资源输送到不偏远地区。此外,中国庞大的人口基数以及老龄化的社会现状,对医疗保健资源是有着迫切需求的。所以人工智能在医疗上的创新是一个非常好的机会。

然而,所有市场都面临着棘手的问题,特别是在无监督训练方面,以及验证人工智能系统在训练后能否真正发挥作用。尽管这些领域将在2019年取得进展,但一些非技术因素,如伦理、责任和监管问题,以及人工智能和机器学习人才紧缺的现状仍然是产业前进的障碍

本文转自:ADI:在工业变革浪潮中,用两大战略服务中国市场

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作者:Benjamin Bucklin Brown

摘要

许多嵌入式系统部署在操作人员难以或无法接近的地方。物联网(IoT)应用尤其如此,这些应用通常大量部署并且电池寿命有限。实例包括监控人员或机器健康状况的嵌入式系统。这些挑战加上快速迭代的软件生命周期,导致许多系统需要支持无线(OTA)更新。OTA更新用新软件替换嵌入式系统的微控制器或微处理器上的软件。虽然很多人非常熟悉移动设备上的OTA更新,但在资源受限的系统上设计和实施会带来许多不同的挑战。本文将介绍针对OTA更新的若干不同软件设计,并讨论其优缺点。我们将了解OTA更新软件如何利用两款超低功耗微控制器的硬件特性。

构建模块

服务器和客户端

OTA更新用新软件替换器件上的当前软件,新软件以无线方式下载。在嵌入式系统中,运行此软件的器件通常是微控制器。微控制器是一种小型计算器件,其存储器、速度和功耗均很有限。

微控制器通常包含微处理器(核心)和用于执行特定操作的数字硬件模块(外设)。工作模式下典型功耗为30 μA/MHz至40 μA/MHz的超低功耗微控制器是此类应用的理想选择。使用这些微控制器上的特定硬件外设并将其置于低功耗模式,是OTA更新软件设计的重要组成部分。图1显示了一个可能需要OTA更新的嵌入式系统实例。可以看到,一个微控制器与射频收发器和传感器相连,这可用在物联网应用中,利用传感器收集有关环境的数据,并利用无线收发器定期报告数据。系统的这一部分称为边缘节点或客户端,是OTA更新的目标。系统的另一部分称为云或服务器,是新软件的提供者。服务器和客户端利用无线收发器通过无线连接进行通信。

图1. 示例嵌入式系统中的服务器/客户端架构

详文请阅:嵌入式微控制器应用中的无线(OTA)更新:设计权衡与经验教训

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