技术

<strong><font color="#FF0000">作者：Silicon Labs资深系统工程师Morrie Altmejd</font> </strong>

设计与实现一个光学心率监测（HRM）系统（又称光电容积脉搏波技术，简称PPG）是一类复杂的、涉及多个领域的项目。设计要素包括人体工程学、信号处理与过滤、光学和机械设计、低噪声信号接收电路以及低噪声电流脉冲发生器。Silicon Labs（亦称“芯科科技”）近期发布了一篇技术文章，主题为：“光学心率感测设计的系统集成考量”，内容详细说明了光学设计的原理、关键考量，以及各部集成器件的需求，同时也介绍了我们旗下最新的高精准、高集成度、低功耗HRM模块解决方案。请观看完整的技术文章。

<strong>问题：可以使用放大器的禁用引脚来节省功耗而不影响性能吗？</strong>

在物联网时代，电池供电应用日益兴盛。本文将说明我们并非一定要在节省功耗和精度之间进行取舍。

有些运算放大器有禁用引脚，如果使用得当，可以节省高达 99%的功耗，同时不影响精度。禁用引脚主要用于静态工作（待机模式）。在这种模式下，所有IC都切换到低功耗状态，不需要使用器件来处理信号。这使功耗降低了若干个数量级。

如果运算放大器需要用作 ADC 的缓冲放大器，如图 1 所示，它必须处于工作状态才能执行其功能。但是，如果通过禁用引脚将放大器切换到关断模式，仍然可以保持低功耗。通常，只要 ADC 不需要向其采样和保持功能块读入任何新数值，就可以使用关断模式。

从规范完善的开发周期到严格执行和系统检查，开发高可靠性嵌入式系统的技术有许多种。本文介绍了7个易操作且可以长久使用的技巧，它们对于确保系统更加可靠地运行并捕获异常行为大有帮助。

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<strong>一、ARM处理器简介及RISC特点</strong>

<strong>ARM处理器简介</strong>

ARM（Advanced RISC Machines）是一个32位RISC（精简指令集）处理器架构，ARM处理器则是ARM架构下的微处理器。ARM处理器广泛的使用在许多嵌入式系统。ARM处理器的特点有指令长度固定，执行效率高，低成本等。

<strong>形成干扰的基本要素有三个：</strong>

(1)干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。

<strong>抗干扰设计的基本原则是：</strong>抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。(类似于传染病的预防)

通信开关电源技术在20世纪80年代引入我国，如今已广泛应用于通信领域。由于通信开关电源的性能直接影响着通信系统的可靠性，因此正确判别通信电源的优劣也就显得尤为重要。仅从电源的输入、输出特性指标来衡量开关电源的优劣，显然是不够的，还应该从下列几方面着手。

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<strong><font color="#FF0000">作者：NI高级产品营销经理Jonah Paul</font> </strong>

回想您过去作为工程师的一年：您的角色发生了何种变化？ 过去五年又发生了哪些变化？ 随着技术变革的步伐不断加快，您必须调整工作的各个方面，并提高效率。

在Aspencore（前称UBM）2015年进行的一项测试和测量研究中，包括半导体、汽车、国防和航天航空在内的多个行业的工程师列出以下几个方面为其测试开发演变过程中最主要的变化：

“适应快速变化的技术，为终端用户提供测试能力和价值。”

“在更短的时间内设计更复杂的产品”

“获得可根据最新标准进行测试的设备。”

<strong>背景知识</strong>

多数中间总线转换器(IBC)通过大型变压器实现从输入端到输出端的隔离。它们一般还需要一个电感用于输出滤波。这类转换器通常用于数据通信、电信以及医疗分布式供电架构。这些IBC的供应商数量众多，通常采用行业标准1/16、1/8和1/4砖墙式封装。对于一个典型的IBC，其额定输入电压为48 V或54 V，输出中间电压范围为5 V至12 V，输出功率为几百瓦特到数千瓦特不等。中间总线电 压用作负载点调节器的输入，负载点调节器则用于驱动FPGA、微处理器、ASIC、I/O和其他低压下游器件。

无线传感器节点（ WSN ）在促进物联网（ IoT ）发展方面发挥着关键作用。WSN的优点在于，它的功耗极低，尺寸极小，安装简便。对很多物联网的应用而言，譬如安装在室外的应用，WSN可使用太阳能供电。当室内有光，系统就由太阳光供电，同时为细小纽扣电池或超级电容器充电，以在没有光的情况下为系统供电。

在一般情况下，无线传感器节点是传感器为基础的设备，负责监察温度、湿度或压力等条件。节点从任何类型的传感器收集数据，然后以无线方式传递数据到控制单位，譬如计算机或移动设备，并在此处理、评估数据，并采取行动。理想情况下，节点可以由能量收集机制获得作业电源，成为独立运作的设备。从一般意义上讲，能量收集的过程是捕捉并转换来自光、振动，或热等来源的极少量能量为电能的过程。

<strong><font color="#FF0000">作者：Bill Schweber</font> </strong>

现在的系统已经变得相当复杂，以至于在很多情况下验证硬件、软件功能以及正确性的唯一方法是在循环（HITL,或者有时候也说成HIL）中使用硬件。那么HITL是什么？答案很简单：视情况而定。大部分讨论都把HITL描述为一个由软件驱动的系统，这个系统具有模拟和数字I/O口，跨越基本开关闭合包到RF，试图复制你的设计必须工作的系统。

<strong>简介</strong>

与系统模拟输入和输出节点交互作用的外置高压瞬变可能破坏系统中未采用充分保护措施的集成电路(IC)。现代IC的模拟输入和输出引脚通常采用了高压静电放电(ESD)瞬变保护措施。人体模型(HBM)、机器模型(MM)和充电器件模型(CDM)是用来测量器件承受ESD事件的能力的器件级标准。这些测试旨在确保器件能承受器件制造和PCB装配流程中的静电压力，通常在受控环境中实施。

随着电子技术的飞速发展，电子元器件的小型化、微型化、BGA、间距为0.3mm~0.5mm高密度的芯片越来越普遍，对电子焊接技术的要求也就越来越高。虽然现在有了更精密的贴片机可以代替人工焊接，但影响焊接质量的因素太多。本文将从贴片焊接的角度，介绍了几点PCB设计时需要注意的要点，根据经验，如果未按照这些要求，很有可能造成焊接质量不高，虚焊和甚至在返修PCB的时候损坏焊盘或电路板。

<strong>一、影响PCB焊接质量的因素</strong>

三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上。

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<strong>倾角测量的典型应用</strong>

<strong>引言</strong>

在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。在研究滤波器原理的基础上，探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析，分别建模的方法，最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。

<strong>摘要</strong>

在要求降低输出噪声的应用中，由于输出浪涌过大，开关转换器可能会遇到延迟启动的问题，或者可能根本无法启动。输出滤波器设计不当引起的输出浪涌电流及其影响，可以通过增加软启动时间、提高开关频率或减小输出电容来降低。本文介绍一些实用设计考虑事项，以防止输出浪涌过大引发启动问题。

<strong>简介</strong>

许多开关转换器设计是由严苛的输出噪声要求驱动的。对低输出噪声的需求促使设计人员加大输出滤波，例如在输出端使用多个电容。随着输出轨上电容的增加，过大浪涌电流可能会给启动过程造成问题，导致电感饱和或损坏功率开关。

<strong>1、概述</strong>

MOS管的驱动对其工作效果起着决定性的作用。设计师既要考虑减少开关损耗，又要求驱动波形较好即振荡小、过冲小、EMI小。这两方面往往是互相矛盾的，需要寻求一个平衡点，即驱动电路的优化设计。驱动电路的优化设计包含两部分内容：一是最优的驱动电流、电压的波形；二是最优的驱动电压、电流的大小。在进行驱动电路优化设计之前，必须先清楚MOS管的模型、MOS管的开关过程、MOS管的栅极电荷以及MOS管的输入输出电容、跨接电容、等效电容等参数对驱动的影响。

<strong>2、MOS管的模型</strong>

MOS管的等效电路模型及寄生参数如图1所示。图1中各部分的物理意义为：

（1）LG和LG代表封装端到实际的栅极线路的电感和电阻。

<strong><font color="#FF0000">作者：Foroohar Foroozan</font> </strong>

想象未来几十年后的世界，您的孙子们可能不知道医院这个词，所有健康信息都是通过传感器远程记录和监测。想象您的家里配备了不同的传感器来测量空气质量、温度、噪声、光照和气压，并且根据您的个人健康信息，系统调整相关环境参数以优化您的家居环境。在实现美好未来的道路上，ADI公司处于一个独特的有利位置，通过提供相互补充的传感器、软件和算法来增加其在数字健康市场的份额。

<strong>一、单片机上拉电阻的选择</strong>

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二极管正向压降与二极管整流同样实用，它会随温度的不同而发生很大变化，从而导致损耗增加，使电源出现容许误差。

虽然不可能消除损耗，但可以使用二极管来减少某些应用中的容差错误。本文将通过三个实例来展示如何达成这一目标。

您可以使用一个电阻器和一个齐纳二极管构建一款简单的低电流稳压器。这种稳压器通常适用于非临界应用，如内部偏置电压等。一般来说，电路会将输出电压的容许误差控制在约±10%的范围，但也可能通过串联一个二极管来改进调节功能。

图1显示了在齐纳二极管电路中串联一个二极管，曲线绘制了齐纳二极管的不同电压对应的温度系数。当稳压二极管电压大于4.7V时，温度系数逐渐变为正数，因此当工作温度升高时，齐纳二极管电压随之升高。如果与温度系数为负值的二极管配对，通过降低二极管正向电压，齐纳二极管增加的电压会被抵销，从而消除温度误差。