技术

<strong><font color="#FF0000">作者：Michele H. Lim</font> </strong>

<strong>引言</strong>

氧化铝层可以承受正向的直流电压，如果其承受反向的直流电压，其很容易在数秒内失效。这个现象被称为‘ Valve Effect ’，这就是为什么铝电解电容拥有极性的原因，如果电解电容的两个电极都有氧化层，则形成无极性电容。

下图显示了铝电解电容的基本结构，它由阳极（ anode ）、在绝缘介质上附着的氧化铝构成的铝层，接收极的阴极铝层，和真正的由电解液构成的阴极。电解液浸透在两个铝层间的纸上。

氧化铝层是通过电镀在铝层上，相对于加在其上的电压来说是非常薄的，很容易被击穿，导致电容失效。

设计高速系统并不仅仅需要高速元件，更需要天才和仔细的设计方案。设备模拟方面的重要性与数字方面是一样的。在高速系统中，噪声问题是一个最基本的考虑。高频会产生辐射进而产生干扰。边缘极值的速度可以产生振铃，反射以及串扰。如果不加抑制的话，这些噪声会严重损害系统的性能。

<strong>一、实现PCB高效自动布线的设计技巧和要点</strong>

模拟电路设计师在设计放大器时，为了使其稳定，煞费苦心。然而在真实世界中，总是有很多情况引起放大器振荡——
不同类型的负载可能使放大器振鸣；
设计不当的反馈网络可能引起不稳定性
电源旁路不够充分也可能引起问题
输入和输出作为单端口系统也还可能自振荡；
……
为了解决这些问题，今天我们将同大家共同探讨振荡的常见原因以及补救方法。

<strong>基础知识</strong>

<strong>一、谐波</strong>

<strong>1. 何为谐波？</strong>

在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波则是150Hz。

<strong>引言</strong>

作为工程师,每天接触的是电源的设计工程师,发现不管是电源的老手,高手,新手,几乎对控制环路的设计一筹莫展,基本上靠实验.靠实验当然是可以的,但出问题时往往无从下手,在这里我想以反激电源为例子(在所有拓扑中环路是最难的,由于RHZ 的存在),大概说一下怎么计算,至少使大家在有问题时能从理论上分析出解决问题的思路.

<strong>一：一些基本知识,零,极点的概念</strong>

示意图:

<strong>1.集肤效应 </strong>

<strong>1.1集肤效应的原理</strong>

图1.1表示了集肤效应的产生过程。图中给出的是载流导体纵向的剖面图，当导体流过电流（如图中箭头方向）时，由右手螺旋法则可知，产生的感应磁动势为逆时针方向，产生进入和离开剖面的磁力线。如果导体中的电流增加，则由于电磁感应效应，导体中产生如图所示方向的涡流。由图可知：涡流的方向加大了导体表面的电流，抵消了中心线电流，这样作用的结果是电流向导体表面聚集，故称为集肤效应。在此引进一个集肤深度〈skin depth〉的概念，此深度的电流密度大小恰好为表面电流密度大小的1/e倍：

一般用集肤深度Δ来表示集肤效应，其表达式为：

锁相环(PLL)是现代通信系统的基本构建模块PLLs 通常用在无线电接收机或发射机中，主要提供"本振"(LO)功能；也可用于时钟信号分配和降噪，而且越来越多地用作高采样速率模数或数模转换的时钟源。

由于每一代PLL的噪声性能都在改善，因此电源噪声的影响变得越来越明显，某些情况下甚至可限制噪声性能。我们今天讨论下图1所示的基本PLL方案，并考察每个构建模块的电源管理要求。

<strong>相位噪声的含义</strong>

相位噪声是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示。用一个振荡器信号来解释相位噪声。如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。从下图中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。

相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。

一.原理图
1. RS485接口6KV防雷电路设计方案

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-02/wen_zhang_/100010285-35566-r1.p…; alt="图1 RS485接口防雷电路" width="800"></center><center>图1 RS485接口防雷电路</center>

无人飞行器安装的监控设备、海上微波接收机、车辆安装的红外成像系统传感器以及其他仪器系统都需要具有稳定的平台，以达到最佳性能，但它们通常在可能遇到振动和其他类型不良运动的应用中使用。

振动和正常车辆运动会导致通信中断、图像模糊以及其他很多行为，从而降低仪器的性能和执行所需功能的能力。平台稳定系统采用闭环控制系统，以主动消除此类运动，从而保证达到这些仪器的重要性能目标。

图1是平台稳定系统的整体框图，它使用伺服电机来校正角向运动。反馈传感器为仪器平台提供动态方位信息。反馈控制器处理这些信息，并将其转换为伺服电机的校正控制信号。

电源的拓扑有很多种，但是其实我们能够理解一种拓扑，就可以理解其他拓扑结构。因为组成各种拓扑的基本元素是一样的。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-02/wen_zhang_/100010274-35527-f1.j…; alt=“” width="600"></center>

对于隔离电源。大家接触最多的电路拓扑应该是 flyback。

曾有人在STMCU社区网站咨询如下问题:

由于实验需要，要用到STM32F407的两个DMA并用定时器触发，在使用过程中发现DMA1无法把GPIO的IDR数据传输到内存，调试过程中出现DMA1的数据流传输错误标志，但是使用DMA2没有问题。另外当把访问GPIO的IDR改成访问APB1下的tim5的ARR时，DMA1也能正常工作。请问这是怎么回事?

咨询者提到STM32F4系列中DMA1与DMA和另外两个外设GPIO和TIM5 。为了弄清这个问题，我们有必要先看看STM32F407的总线与存储框架图。 如下图所示：

如今，科技发展迅猛，各种设备让世界变得更加智能。新技术的不断出现，不仅改进了现有技术，还创造了新的细分市场。蓝牙技术的进步使得智能蓝牙（低功耗蓝牙BLE）应运而生。按照蓝牙技术联盟（SIG）的定义，BLE是一种低功率、短距离、低数据速率的无线通信协议。BLE的分层协议栈能以低功耗高效传输少量数据，使其成为电池供电应用的首选无线协议，如需要定期提取和处理数据的低功耗传感器网络接口等。本文将重点介绍如何在数据变化不频繁的传感器应用中，有效地利用BLE维持低功耗无线运行。

对于高电压输入 / 输出应用，无电感型开关电容器转换器 (充电泵)相比基于电感器的传统降压或升压拓扑可显著地改善效率和缩减解决方案尺寸。通过采用充电泵取代电感器，一个“跨接电容器”可用于存储能量和把能量从输入传递至输出。电容器的能量密度远高于电感器，因而采用充电泵可使功率密度提高 10 倍。

但是，由于在启动、保护、栅极驱动和稳压方面面临挑战，所以充电泵传统上一直局限于低功率应用。

布线在设计中占有举足轻重的地位，设计成功的关键就是要保证系统有充足的时序裕量。要保证系统的时序，线长匹配又是一个重要的环节。我们来回顾一下，布线，线长匹配的基本原则是：地址，控制/命令信号与时钟做等长。数据信号与DQS做等长。为啥要做等长?大家会说是要让同组信号同时到达接收端，好让接收芯片能够同时处理这些信号。那么，时钟信号和地址同时到达接收端，波形的对应关系是什么样的呢?我们通过仿真来看一下具体波形。

建立如下通道，分别模拟3的地址信号与时钟信号。

Rob Reeder，ADI（美国北卡罗来纳州格林斯博罗）工业与仪器仪表部门高级系统应用工程师，负责防务和航空航天应用，发表了大量有关各种应用的转换器接口、转换器测试和模拟信号链设计的论文。

Rob曾在高速转换器产品线上担任应用工程师8年之久，他撰写的《浅谈转换器的噪声》从两个方面来谈转换器的噪声。分享在这里，共坛子里的侠士们参考、学习~

<strong>从模数转换器的角度来看，噪声系数是不是很重要？</strong>

从转换器的角度来看，噪声指数（NF）和信噪比（SNR）是可以互换的。噪声指数让您对噪声密度有很好的理解, 而信噪比是衡量有关频带内总噪声的大小。 下面 ，让我们详细的讨论下噪声指数，一些折衷做法可能会导致人们的误解，而且 低噪声指数并不总是意味着转换器有较低的前端噪声。

在物联网的推动下，业界对各种电池供电设备产生了巨大需求。这反过来又使业界对微控制器和其他系统级器件的能源效率要求不断提高。因此，超低功耗(ULP)已成为一个过度使用的营销术语，特别是用于描述微控制器时。作为理解ULP背后真正意义的第一步，应考虑其各种含义。

本文我们将考察ADI公司的两款微控制器，以帮助大家了解如何在此背景下解读超低功耗的真正意义。我们还会讨论 EEMBC联盟的认证机制，因为它确保了得分的准确性，可帮助系统开发人员为其解决方案选择最合适的微控制器。

<strong>测量和优化超低功耗</strong>

作为了解ULP的出发点，我们首先解释如何测量它。开发人员通常会查看数据手册，在其中可以找到每MHz的电流值，以及不同睡眠模式下的电流值。

追求更高的数据吞吐量、更短的响应时间和更低的安装成本，是推动工业网络设计持续改进的驱动力。因此，在点对点连接中，为了允许即时和连续地交换二进制数据，全双工总线已经成为首选接口。与一次仅在一个方向上发送或接收数据的半双工接口不同，全双工接口同时在两个方向上发送或接收数据。然而，全双工接口带来迅捷性的代价是需要更多的电缆，安装成本也更高（参见图1）

单片机主要作用是控制外围的器件，并实现一定的通信和数据处理。但在某些特定场合，不可避免地要用到数学运算，尽管单片机并不擅长实现算法和进行复杂的运算。下面主要是介绍如何用单片机实现数字滤波。

在单片机进行数据采集时，会遇到数据的随机误差，随机误差是由随机干扰引起的，其特点是在相同条件下测量同一量时，其大小和符号会现无规则的变化而无法预测，但多次测量的结果符合统计规律。为克服随机干扰引起的误差，硬件上可采用滤波技术，软件上可采用软件算法实现数字滤波。滤波算法往往是系统测控算法的一个重要组成部分，实时性很强。

<strong>采用数字滤波算法克服随机干扰的误差具有以下优点：</strong>