技术

<font color="#FF8000">作者：Steven Keeping，贸泽电子</font>

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随着微电子技术和计算机技术的发展，原来以强电和电器为主、功能简单的电气设备发展成为强、弱电结合，具有数字化特点、功能完善的新型微电子设备。 在很多场合，已经出现了越来越多的单片机产品代替传统的电气控制产品。属于存储程序控制的单片机，其控制功能通过软件指令来实现，其硬件配置也可变、易 变。因此，一旦生产过程有所变动，就不必重新设计线路连线安装，有利于产品的更新换代和订单式生产。

卫星通信、雷达和信号情报(SIGINT)领域的许多航空航天和防务电子系统早就要求使用一部分或全部X和Ku频段。随着这些应用转向更加便携的平台，如无人机(UAV)和手持式无线电等，开发在X和Ku波段工作，同时仍然保持极高性能水平的新型小尺寸、低功耗无线电设计变得至关重要。本文介绍一种新型高中频架构，其显著削减了接收机和发射机的尺寸、重量、功耗与成本，而系统规格不受影响。由此产生的平台与现有无线电设计相比，模块化程度、灵活性和软件定义程度也更高。

<strong>简介</strong>

近年来，推动RF系统实现更宽带宽、更高性能、更低功耗，同时提高频率范围并缩小尺寸的力量越来越强大。这一趋势已成为技术进步的驱动力，RF器件的集成度远超以往所见。有许多因素在推动这一趋势。

<strong>引言</strong>

经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题，特别在开关电源、LED 电源等行业，钽电容烧毁 或爆炸是令研发技术人员最头痛的，让他们百思不得其解。正因为钽电容失效模式的危险性， 让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了，其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性， 找到钽电容失效（表现形式为烧毁或爆炸）的原因，钽电容并没有那么可怕。毕竟钽电容的 好处是显而易见的。<strong>钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计 问题两大类：</strong>

<strong>电路设计和产品选型 </strong>

设计高效和紧凑型 DC/DC 转换器的技巧由一群对转换设计所涉及之物理学和支持性数学知识有着深入了解、同时兼具一定程度之工作台经验的工程师负责实行。对于博德图、麦克斯韦方程组的深刻理解以及针对极点和零点的关注融入到了精致的 DC/DC 转换器设计中。然而，IC 设计师通常避开了对令人担忧之热问题的处置，这项工作常常落在封装工程师的身上。

对于负载点 (POL) 转换器而言，热量是个大问题，这类转换器空间紧凑，容纳了很多需要小心对待的 IC。POL 稳压器之所以产生热量，是因为还没有电压转换效率能达到 100%。结构、布局和热阻能使封装发热到什么程度? 封装的热阻不仅使 POL 稳压器的温度升高，还使 PCB 及周围组件的温度升高，因此增大了系统散热方案的复杂性、尺寸和成本。

人们主要通过两种方法来减少 PCB 上 DC/DC 转换器封装的热量：

<strong>单片机的特点：</strong>

(1)受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；
(2)内RAM：256KB以内。
(3)可靠性高
(4)易扩展
(5)控制功能强
(6)易于开发

<strong>ARM的特点：</strong>

(1) 自带廉价的程序存储器(FLASH)和非易失的数据存储器(EEPROM)。这些存储器可多次电擦写，使程序开发实验更加方便，工作更可靠。

(2) 高速度，低功耗。在和M51单片机外接相同晶振条件下，AVR单片机的工作速度是M51单片机的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技术，使其功耗远低于M51单片机。

虽然，许多有关调制的描述，都将其描绘成一种乘法过程，但，实际情况更为复杂。

首先，为清晰起见，若信号Acos和未调制载波cos(ωt)施加于理想乘法器的两路输入，则我们将得到一个调制器。这是因为两个周期波形A_scos(ω_st) 和 A_ccos(ω_ct)施加于乘法器（为便于分析，假定比例因子为1 V）输入端，产生的输出为：

首先，在学习Cortex-M3时，我们必须要知道必要的缩略语。

<strong>整理如下：</strong>

AMBA:先进单片机总线架构 ADK:AMBA设计套件
AHB：先进高性能总线 AHB-AP：AHB访问端口
APB：先进外设总线 ARM ARM：ARM架构参考手册
ASIC：行业领域专用集成电路 ATB ：先进跟踪总线

BE8：字节不变式大端模式 CPI：每条指令的周期数
DAP：调试访问端口 DSP：数字信号处理（器）
DWT：数据观察点及跟踪 ETM：嵌入式跟踪宏单元
FPB：闪存地址重载及断点 FSR：fault状态寄存器

电子电路的设计是一项非常复杂的系统工程，在设计过程中，由设计者通过对具体数据进行相应的分析，然后提出初步设计方案，再进行相应的修改与调试，不断地对电路的设计进行补充，完善电路设计方案。这个过程是十分复杂而费时的。随着电子设计自动化(EDA)技术的出现，极大的节约了电子电路课程设计的时间，使得电子电路的设计更加简准确、科学。
　　
<strong>1 EDA技术的特点</strong>
　　

作者：Øivind Loe，Silicon Labs微控制器产品高级营销经理

即使是在诸如物联网应用的无线连接这种主导功耗的事件中，让尽可能多的进程自主运行，也可大大提高电池寿命。降低功耗一直是微控器（MCU）市场的一个主要关注点。超低功耗MCU现在可以大大降低工作模式和深度睡眠模式下的功耗。这种变化的效果是显而易见的，它大大提高了我们日常嵌入式应用中的电池寿命，并且提供了在未来使用能量收集的可能性。

然而，要基于新型MCU降低功耗，开发人员必须考虑到许多因素，对此Silicon Labs特别撰写一篇技术文章：“以0 MIPS运行你的嵌入式系统”，帮助开发人员了解如何利用新型MCU中外设的自主运行，通过更接近以“0”MIPS运行，来实现数据手册中所承诺的低功耗。

对于新手来说，在单片机的电路设计中可能不会很注意电路设计中电磁干扰对设计本身的输入输出的影响，但是对于一个电子工程师来说其中的厉害关系就不言而喻了，它不仅关系了单片机在控制在中的能力和准确度，还关系到企业在行业中的竞争。

对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。

<strong>一、影响EMC的因数</strong>

1.电压

电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。

2.频率

高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。

3.接地

就像很遥远年代的人们思想还很保守，固守着自己一方净土独享着一份安逸。总认为天圆地方一直在平淡而充实的生活，又好似红楼梦中的刘姥姥走进大观园看得眼花缭乱。对于75年以前人传统观念还比较浓重，对于那个年代的人来讲所受到教育和现在应该说是不一样的。对于那个时代物资相对比较匮乏，科技相对有些落后没有现在所谓的大数据、云计算、互联网和移动互联网。

延长电池寿命是各种应用中常见的设计要求。无论是玩具还是水表，设计师都有各式技术来提高电池寿命。在这篇博文中，我将阐述一种可策略性地绕过低掉电线性稳压器（LDO）的技术。

<strong>生成导轨</strong>

使用LDO是从电池产生调节电压的常用方式。对于在完全充电时输出4.2V的单节锂离子（Li-ion）电池尤其如此。

假设您要为电源电压范围在3V至3.6V之间的微控制器（MCU）生成3.3V，并选择TPS706生成该导轨。图1阐述了该电路。

作者：Noah Imam，Inteleaf，贸泽电子

不得不说给多个设备充电是件非常麻烦的事情，不管是在机场候机厅还是在咖啡厅，电源插座都是紧缺的资源。不妨想象一下，通过简单的设置就可以实现电子设备充电，不需要过多的电源线、“加密狗”、笨重的充电器，随着无线技术的发展，这些都会融入我们的生活，习以为常。

可使用同一款单片机实现纯模拟控制的同步降压型电源和升压型电源。从而实现输出稳压。两种方案拥有一个共同的优点，即不占用任何处理器资源，这样内核就可以全力满足更为复杂的固件的需求。同时，模拟回路能够更快速地响应负载阶跃和输入电压变化，这对于不少应用而言是非常有用的。

本文讨论的单片机为 Microchip 旗下的 PIC16F753。无论是降压还是升压转换器其所需的外设集是相同的：互补输出发生器、比较器、运算放大器、9 位模数转换器、固定参考电压、斜率补偿模块，以及捕捉和比较 PWM 模块。上述外设应通过固件实现内部连接，以减少所需的外部引脚数。

<strong>电路图</strong>

贸泽电子 (Mouser Electronics)，宣布即日起开售 Digi® XBee® Cellular 3G Global嵌入式调制解调器。此款调制解调器主要用于帮助原始设备制造商(OEM)避免耗时而又成本高昂的FCC和PTCRB终端设备认证，使工程师能够快速轻松地在机对机 (M2M) 和物联网 (IoT) 设计中集成 3G (HSPA/GSM) 连接，并支持2G回落连接。

在混频过程中，混频器在其输出端上产生的并不只是所期望的信号。位于输入和 LO 频率之整数倍上的其他无用信号也会出现在混频器的所有端口上。这些寄生信号接着又相互混频并离开混频器的输出端口而进入信号链路的其余部分。此类不希望有的输出信号被称为 “杂散脉冲”。假如这些杂散脉冲的功率足够高，那就会在射频设计中引发很多问题，例如：发送器中相邻通道的污染、接收器中的灵敏度损失、或期望信号自身的失真。视系统要求的不同，有多种处理此类问题信号的方法。谨慎的频率规划和滤波虽然能够有助于大幅度减少杂散脉冲的数量，但是它们总是会有。因此，系统设计师必需在混频器输出端上准确地测量杂散电平，以确定怎样用最佳的方式应对它们，这一点是很重要。

降低PWM DAC纹波的方法通常有两种：一种是降低低通滤波器的截止频率，另一种是提高PWM信号的频率。然而，前一种方法会加长上升时间，后一种方法会导致分辨率降低。本设计实例讨论了在不使用上述两种方法的情况下，如何降低PWM DAC的纹波。

我们大多数人都知道PWM DAC(数模转换器)。它们很容易实现，也很便宜，非常适合一些低性能的应用。

实现它们的方法是滤除PWM信号中的高频分量，只留下正比于占空比的低频或直流分量。但是低通滤波器并不能完全滤除PWM频率，因此低频/直流信号中通常都会有一定程度的纹波。

减少PWM DAC纹波的方法一般有两种。一种是降低低通滤波器的截止频率，另一种是提高PWM信号的频率。然而不可避免的是，更低的截止频率会延长上升时间；如果是在给定时钟频率点通过减小计数器尺寸实现的，那么更快的PWM频率会降低分辨率。

单片机一般都有内部ROM/EEPROM/FLASH供用户存放程序。为了防止未经授权访问或拷贝单片机的机内程序，大部分单片机都带有加密锁定位或者加密字节，以保护片内程序。如果在编程时加密锁定位被使能（锁定），就无法用普通编程器直接读取单片机内的程序，这就是所谓拷贝保护或者说锁定功能。

事实上，这样的保护措施很脆弱，很容易被破解。单片机攻击者借助专用设备或者自制设备，利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷，通过多种技术手段，就可以从芯片中提取关键信息，获取单片机内程序。

时钟设备设计使用 I2C 可编程小数锁相环 (PLL)，可满足高性能时序需求，这样可以产生零 PPM（百万分之一）合成误差的频率。高性能时钟 IC 具有多个时钟输出，用于驱动打印机、扫描仪和路由器等应用系统的子系统，例如处理器、FPGA、数据转换器等。此类复杂系统需要动态更新参考时钟的频率，以实现 PCIe 和以太网等其它诸多协议。

时钟 IC 属于 I2C 从器件，需要主控制器来配置内部 PLL 逻辑，其控制逻辑可以写入微控制器内。作为 I2C 主机，微控制器将配置写入时钟 IC 的内部易失性存储器并控制 PLL。因此，可以通过板上 MCU - IC 组合进行系统时钟频率的动态更新。可编程微控制器为高性能时钟 IC 提供控制逻辑能力，通过减少板载 IC和板上走线使整体设计更加紧凑，并降低最终物料成本。