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　　TI TPS61088，這在當年是一款非常普及的升壓IC，做快充不必可少;直到一體化SOC普及后，大部分快充移動電源為了兼顧成本都選擇了更高集成度的方案。高效率同步升壓市場依然存在，比如藍牙音箱、LCD顯示屏等。于是TI推出了一款全新的同步升壓芯片TPS61288，與TPS61088相比，其性能更強、功率更大，并且封裝更小?！　? 　　TPS61288采用11引腳 2.5*3mm QFN封裝，芯片尺寸大幅減小，功率密度提高。這是一顆全集成的同步升壓轉換器，芯片內置6.5mΩ主開關和8.5mΩ同步整流管，可在便攜設備中提供小尺寸高效率的解決方案?！　PS61288支持2.4-18V寬輸入電壓范圍，支持1或2串鋰電池，TPS61288具有15A開關電流能力，輸出電壓最高18V。支持輸出過壓保護，逐周期過電流保護和熱關斷?！　∠旅媸荰I William Zhang 分享的關于TPS61288作為無線音箱升壓變換器的方案介紹?！　? 　　一般地，非便攜式無線音箱直接由電源設配器供電，功率等級可達數十瓦至數百瓦不等，而便攜式無線音箱由電池供電，輸出功率通常只有數瓦至數十瓦，且常帶有一個4Ω或8Ω的喇叭?！　榱送瑫r滿足便攜性并為喇叭提供足夠的輸出功率，便攜式無線音箱通常配備2節可充電鋰離子電池，當輸出功率要求高于10W時，由于電池電壓不足以為后級的音頻功放提供足夠的功率，一般需要升壓電路將電池電壓升至12V~18V以滿足功率需求。上圖展示了典型的便攜式無線音箱供電系統示意圖?！　? 　　TPS61288延續了TPS61088的高度集成，芯片內部集成開關管和控制器，還采用TI專利的平滑開通/關斷時間控制，實現輕載時PWM模式到PFM模式的無縫過渡，實現全負載下無電壓漂移，滿足嚴苛的輸出電壓精度要求，并且能通過延長關斷時間大幅提升輕載效率?！　PS61288內置的15A輸入限流，可以在單節鋰電池供電下輸出40W功率，可用于藍牙揚聲器為功放IC升壓供電，提高輸出功率。也可用于LCD顯示和PD等升壓應用，TPS61288的管腳位置得到優化，簡潔器件布局。 

　　系統架構師和電路硬件設計人員針對最終應用(如測試和測量、工業自動化、醫療健康)需求，往往要耗費大量研發資源來開發高性能、分立式精密線性信號鏈模塊，以實現測量和保護、調節和采集或合成和驅動。本文將重點討論精密數據采集子系統，如圖1所示?！　? 　　圖1. 高級數據采集系統框圖　　隨著研發預算和上市時間的不可預測，電子產業發生了變化。(TTM)控制越來越嚴格，用于構建模擬電路和制作原始形狀來驗證其功能的時間越來越少。散熱性能和印刷電路板(PCB)在密度有限的情況下，硬件開發人員需要通過縮小尺寸的復雜設計提供先進的精密數據轉換性能和更高的魯棒性。通過系統級包裝(SiP)技術的異構集成繼續推動電子產業向更高密度、更多功能、更強的性能和更長的平均無故障時間發展。本文將介紹ADI公司如何利用異質集成改變競爭環境，提供對應用產生重大影響的解決方案?！　∠到y設計師面臨著許多挑戰，不僅需要為最終原型選擇設備和優化設計，還需要滿足驅動的要求ADC輸入，保護ADC輸入以避免壓力事件的影響，最大限度地降低系統功耗，并使用低功耗微處理器和/或數字隔離器來實現更高的系統吞吐量。OEM更加關注系統軟件和應用程序，以創建一個獨特的系統解決方案，并將更多的資源分配給軟件開發，而不是硬件開發。這增加了硬件開發的壓力，需要進一步減少設計迭代。開發數據采集信號鏈的系統設計人員通常需要高輸入阻抗才能與各種傳感器直接接口，這些傳感器可能具有變共模電壓、單極或雙極單端或差分輸入信號。通過圖2全面分析使用分立器件實現的典型信號鏈，了解系統設計人員的一些主要技術難點。圖為精密數據采集子系統的關鍵部分，其中20個Vp-p儀表放大器導出施加全差分放大器(FDA)同相輸入FDA提供必要的信號調理，包括電平轉換、信號衰減、0導出擺幅V和5V導出共模電壓為2.5V，相反，這樣做ADC輸入提供10Vp-p區分信號，以最大限度地擴大其動態范圍。選用儀表放大器?！?5V雙電源供電，而FDA由5V/–1V供電，ADC由5V電源供電。使用反饋電阻。(RF1=RF2)增益電阻(RG1=RG2)的比率，將FDA增益設置為0.5。FDA的噪聲增益(NG)定義為：　　  　　其中β1和β2為反饋系數：　　  　　  　　圖2. 典型數據采集信號鏈的簡化原理圖?！　”竟潓⑻接慒DA周圍的電路不平衡(即β1 ≠ β2)或反饋和增益電阻(R G1 、R G2 、R F1 、R F2 )的不匹配對SNR、失真、線性度、增益誤差、偏移和輸入共模抑制比等關鍵技術參數有何影響。FDA的差分輸出電壓取決于V OCM ，因此，當反饋系數β1和β2不相等時，輸出幅度或相位的任何不平衡都會在輸出端產生不良共模成分，這些共模成分以噪聲增益放大后，會導致FDA的差分輸出中存在冗余噪聲和失調。因此，增益/反饋電阻的比值必須匹配。換言之，輸入源阻抗和RG2 (RG1)的組合應匹配(即β1 = β2)，以避免信號失真和各輸出信號的共模電壓失配，并防止FDA的共模噪聲增加。要抵消差分失調并避免輸出失真，可添加一個與增益電阻(RG1)串聯的外部電阻。不僅如此，增益誤差偏移還受電阻類型的影響，例如薄膜、低溫度系數電阻等，而在成本和電路板空間受限的情況下尋找匹配的電阻并不容易?！　〈送?，由于額外成本和PCB上的空間有限，很多設計人員在創建單數雙極性電源時遇到不少麻煩。設計人員還需要仔細選擇合適的無源器件，包括RC低通濾波器(放在ADC驅動器輸出和ADC輸入之間)以及用于逐次逼近寄存器(SAR) ADC動態參考節點的去耦電容。RC濾波器有助于限制ADC輸入端噪聲，并減少來自SARADC輸入端容性DAC的反沖。應選擇C0G或NP0型電容和合理的串聯電阻值，使放大器保持穩定并限制其輸出電流。最后，PCB布局對于保持信號完整性以及實現信號鏈的預期性能至關重要?！　『喕蛻舻脑O計進程　　許多系統設計人員最終都是為相同的應用設計不同的信號鏈架構。然而，并非所有設計都適用同一種信號鏈，因此ADI公司提供具有先進性能的完整信號鏈μModule?解決方案，專注于信號鏈、信號調理和數字化的通用部分，以此彌補標準分立器件和高度集成的客戶特定IC之間的缺口，幫助解決主要難點。ADAQ4003是SiP解決方案，較好地兼顧了降低研發成本和縮減尺寸兩方面因素，同時加快了原型制作?！　DAQ4003 μModule精密數據采集解決方案采用ADI的先進SiP技術，將多個通用信號處理和調理模塊以及關鍵無源器件集成到單個設備中(見圖5)。ADAQ4003包括低噪聲、FDA、穩定的基準電壓源緩沖器和高分辨率18位、2 MSPS SAR ADC?！　DAQ4003通過將元件選擇、優化和布局從設計人員轉移到器件本身，簡化了信號鏈設計，縮短了精密測量系統的開發周期，并解決了上一節討論的所有主要問題。FDA周圍的精密電阻陣列使用ADI專有的 i Passives?技術構建，可解決電路不平衡問題，減少寄生效應，有助于實現高達0.005%的出色增益匹配，并優化漂移性能(1 ppm/°C)。與分立式無源器件相比，iPassives技術還具有尺寸優勢，從而最大限度地減少了與溫度相關的誤差源，并減少了系統級校準工作。FDA提供快速建立和寬共模輸入范圍以及精確的可配置增益選項(0.45、0.52、0.9、1或1.9)性能，允許進行增益或衰減調節，支持全差分或單端到差分?！　DAQ4003在ADC驅動器和ADC之間配置了一個單極點RC濾波器，旨在最大限度地減少建立時間，增加輸入信號帶寬。此外為基準電壓節點和電源提供了所有必要的去耦電容，以簡化物料清單(BOM)。ADAQ4003還內置一個配置為單位增益的基準電壓緩沖器，用于驅動SAR ADC基準電壓節點和相應去耦電容的動態輸入阻抗，實現優化性能。REF引腳上的10 μF是在位判斷過程中幫助補充內部電容DAC電荷的關鍵要求，對于實現峰值轉換性能至關重要。與許多傳統SAR ADC信號鏈相比，通過內置基準電壓緩沖器，由于基準電壓源驅動高阻抗節點，而不是SAR電容陣列的動態負載，因此用戶可以實現功耗更低的基準電壓源。而且可以靈活選擇與所需模擬輸入范圍匹配的基準電壓緩沖器輸入電壓?！　⌒〕叽绾喕薖CB布局并支持高通道密度　　與傳統分立式信號鏈相比(如圖3所示)，ADAQ4003的7 mm × 7 mmBGA封裝尺寸至少縮減了4倍，可在不犧牲性能的情況下實現小型儀器儀表?！　? 　　圖3. ADAQ4003 μModule器件與分立信號鏈解決方案的尺寸對比?！　∮∷㈦娐钒宀季謱τ诒３中盘柾暾砸约皩崿F信號鏈的預期性能至關重要。ADAQ4003的模擬信號位于左側，數字信號位于右側，這種引腳排列可以簡化布局。換言之，這樣設計人員就能夠將敏感的模擬部分和數字部分保持分離，并限制在電路板的一定區域內，避免數字和模擬信號交叉以減輕輻射噪聲。ADAQ4003集成了用于基準電壓源(REF)和電源(VS+、VS?、VDD和VIO)引腳的所有必要的(低等效串聯電阻(ESR)和低等效串聯電感(ESL))去耦陶瓷電容。這些電容在高頻時會提供低阻抗接地路徑，以便處理瞬態電流?！　o需外部去耦電容，沒有這些電容，也就不會產生已知的性能影響或任何EMI問題。通過移除用于形成板載供電軌 的基準電壓源和LDO穩壓器輸出端的外部去耦電容，在 (REF, VS+, VS?, VDD, 和 VIO)ADAQ4003評估板上可以驗證這一性能影響。圖4顯示了不論使用還是移除外部去耦電容，雜散噪聲都被隱藏在低于?120 dB的本底噪聲下。ADAQ4003采用小尺寸設計，可實現高通道密度PCB布局，同時減輕了散熱挑戰。但是，各器件的布局和PCB上各種信號的路由至關重要。輸入和輸出信號采用對稱路由，同時電源電路遠離單獨電源層上的模擬信號路徑，并采用盡可能寬的走線，對于提供低阻抗路徑、減小電源線路上的毛刺噪聲影響以及避免EMI問題尤其重要?！　? 　　圖4. 提供短路輸入ADAQ4003 FFT，在移除各個供電軌的外部去耦電容前后性能保持不變?！　∈褂酶咦杩筆GIA驅動ADAQ4003　　如前所述，通常需要高輸入阻抗前端才能直接與各種類型的傳感器連接。大多數儀器儀表和可編程增益儀表放大器(PGIA)具有單端輸出，無法直接驅動全差分數據采集信號鏈。但是， LTC6373 PGIA提供全差分輸出、低噪聲、低失真和高帶寬，可直接驅動ADAQ4003而不影響精密性能，因此適合許多信號鏈應用。LTC6373通過可編程增益設置(使用A2、A1和A0引腳)在輸入端和輸出端實現直流耦合?！　≡趫D5中，LTC6373采用差分輸入至差分輸出配置和±15 V雙電源。根據需要，LTC6373也可采用單端輸入至差分輸出配置。LTC6373直接驅動ADAQ4003，其增益設置為0.454。LTC6373的V OCM 引腳接地，其輸出擺幅在?5.5 V和+5.5 V之間(相位相反)。ADAQ4003的FDA對LTC6373的輸出進行電平轉換以匹配ADAQ4003所需的輸入共模，并提供利用ADAQ4003 μModule器件內ADC最大2倍V REF 峰值差分信號范圍所需的信號幅度。圖6和圖7顯示使用LTC6373的各種增益設置的SNR和THD性能，而圖8顯示圖5所示電路配置的±0.65 LSB/±0.25 LSB的INL/DNL性能?！　? 　　圖5. LTC6373驅動ADAQ4003(增益 = 0.454，2 MSPS)?！　? 　　圖6. SNR與LTC6373增益設置，LTC6373驅動ADAQ4003(增益 = 0.454，2 MSPS)?！　? 　　圖7. THD與LTC6373增益設置，LTC6373驅動ADAQ4003(增益 = 0.454，2 MSPS)?！　? 　　圖8. INL/DNL性能，LTC6373(增益 = 1)驅動ADAQ4003(增益 = 0.454)?！　DAQ4003 μModule應用案例：ATE　　本節將重點介紹ADAQ4003如何適用于ATE的源表(SMU)和設備電源。這些模塊化儀器儀表用于測試快速增長的智能手機、5G、汽車和物聯網市場的各種芯片類型。這些精密儀器儀表具有拉電流/灌電流功能，每個處理程控電壓電流調節的通道都需要一個控制環路，并且它們需要高精度(特別是良好的線性度)、速度、寬動態范圍(用于測量μA/μV信號電平)、單調性和小尺寸，以容納同時增加的通道數。ADAQ4003提供出色的精密性能，可減少終端系統的器件數量，并允許在電路板空間受限的情況下提高通道密度，同時減輕了此類直流測量可擴展測試儀器儀表的校準工作和散熱挑戰。ADAQ4003的高精度與快速采樣速率相結合，可降低噪聲，并且無延遲，因此非常適合控制環路應用，可提供出色的階躍響應和快速建立時間，從而提高測試效率。ADAQ4003通過消除因自身漂移和電路板空間限制而需要在儀器儀表上分配基準電壓的緩沖區，幫助減輕了設計負擔。此外，漂移性能和元件老化決定測試儀器儀表的精度，因此ADAQ4003的確定性漂移降低了重新校準的成本，縮短了儀器儀表的停機時間。ADAQ4003滿足這些要求，使儀器儀表能夠測量較低的電壓和電流范圍，有助于針對各種負載條件優化控制環路，從而明顯改善儀器儀表的工作特性、測試效率、吞吐量和成本。這些儀器儀表的高測試吞吐量和較短的測試時間將幫助最終用戶降低測試成本。SMU高級框圖如圖9所示，相應的信號鏈如圖5所示?！　? 　　圖9. 源表簡化框圖?！　「咄掏滤俾手С諥DAQ4003的過采樣，從而實現較低的有效值噪聲并可在寬帶寬范圍內檢測到小振幅信號。對ADAQ4003進行4倍過采樣可額外提供1位分辨率(這是因為ADAQ4003提供了足夠的線性度，如圖8所示)，或增加6 dB的動態范圍，換言之，由于此過采樣而實現的動態范圍改進定義為：ΔDR = 10 × log10 (OSR)，單位dB。ADAQ4003的典型動態范圍在2 MSPS時為100 dB，對于5 V基準電壓源，其輸入對地短路。因此，ADAQ4003在1.953 kSPS輸出數據速率下進行1024倍過采樣時，它提供約130 dB的出色動態范圍，增益為0.454和0.9，可以精確地檢測出幅度極小的μV信號。圖10顯示了ADAQ4003在各種過采樣速率和1 kHz及10 kHz輸入頻率下的動態范圍和SNR?！　? 　　圖10. ADAQ4003各種輸入頻率下的動態范圍以及SNR與過采樣速率(OSR)?！　? 　　圖11. 使用信號鏈μModule技術降低總擁有成本?！　〗Y論　　本文介紹了與設計精密數據采集系統相關的一些重要方面和技術挑戰，以及ADI公司如何利用其線性和轉換器領域知識開發高度差異化的ADAQ4003信號鏈μModule解決方案，來解決一些棘手的工程設計問題。ADAQ4003能夠減輕工程設計工作，如器件選擇和構建可投入量產的原型，使系統設計人員能夠更快地為最終客戶提供出色的系統解決方案?！　DAQ4003 μModule器件出色的精度性能和小尺寸對各種精密數據轉換應用頗具實用價值，具體應用包括自動化測試設備(SMU、DPS)、電子測試和測量(阻抗測量)、醫療健康(生命體征監測、診斷、成像)等，以及一些工業用途(機器自動化輸入/輸出模塊)。ADAQ4003等μModule解決方案可顯著降低系統設計人員的總擁有成本(如圖11所示的各項)，降低PCB組裝成本，通過提高批次產量增強生產支持，支持可擴展/模塊化平臺的設計重用，還簡化了最終應用的校準工作，同時加快了上市時間。 

　　在日常生活中，代駕這個詞被越來越頻繁地使用。除了真正的司機，汽車本身也變得越來越智能，越來越成為司機的有效副駕駛。開發一個動態系統，可以幫助汽車感知，了解周圍的世界，并快速響應，汽車本身可以成為司機的有效駕駛。這樣的系統需要數據和結合計算機視覺和高效深入學習神經網絡實時處理數據的能力。我們今天介紹的雙重TDA4VMNavigateonAutopilot(NOA)泊泊一體化方案就是這樣一個系統。   　　NOA領航輔助駕駛實現了城市環線、高速公路、高速公路等高頻場景的點對點自動駕駛。NOA新升級的輔助駕駛ADAS在功能感受的同時，增強了自動并線、自動超車、自動上下匝道、自動路網轉換等，促進了人機共駕的到來，給用戶帶來了非凡的駕駛體驗。 　　當前的汽車智能化的進程中，更多的汽車配備了強大的 ADAS 功能，在以場景為核心的自動駕駛技術向無人駕駛階段過渡的過程中，NOA 領航輔助駕駛是從高級駕駛輔助 (ADAS) 到全自動駕駛 (FSD) 之間的一個重要里程，NOA 開啟了一個人機共駕的時代，創造了在典型場景下沉浸式的駕駛體驗。如何設計一個成本低廉、功能完整、靈活的硬件配置方案，是 NOA 大規模應用所面臨的挑戰?；?TI 的雙 TDA4VM 的 NOA 行泊一體化的方案平衡了算力、成本和能耗。下面跟大家具體介紹雙 TDA4VM NOA 行泊一體化解決方案該方案： 　　ADAS 應用　　ADAS 解決方案需要從不同的傳感器集中提取數據，并將數據轉換為車輛的行駛情報。這些傳感器至少需要配備不同類型的攝像頭、雷達和超聲波等；本文展示的方案采用了兩顆 TDA4VM，接入了 11 個攝像頭、5 個毫米波雷達 12 個超聲波雷達，既 11V5R12USS 行泊一體化解決方案。其系統框圖如下圖所示，TDA4VM_A 接入了四個全景攝像頭和兩個前向攝像頭。TDA4VM_B 接入了四個側視攝像頭和一個前向攝像頭。 　　1、行車方面，可實現盲區檢測 (BSD)、開門預警 (DOW)、車道偏離預警 (LCW)、前向碰撞預警 (FCW)、只能遠光燈控制 (IHC)、前方穿行預警 (FCTA)、后方穿行預警 (RCTA)、后方碰撞預警 (RCW)、自適應巡航 (ACC)、車道保持輔助 (LKA)、手動變道 (PLC)、交通擁堵輔助 (TJA)、高速輔助駕駛 (HWA)、自動緊急制動 (AEB)、交互時高速公路自動駕駛 (HWP)、交互式高速公路擁堵自動駕駛 (TJP)、自動輔助導航駕駛 (NOA) 等功能； 　　2、泊車方面，可實現全景功能 (AVM)、自動泊車輔助 (APA)、遙控泊車輔助 (RPA)、家庭區域記憶泊車 (HAVP) 等功能； 　　3、安全方面，TI Jacinto? 7 處理器有 GP 和 HS (high security) 芯片，內部集成了 ASIL D 的 MCU，High security 的芯片可支持安全啟動和安全關鍵功能，從而使用戶的產品能夠滿足汽車的質量和可靠性目標。 　　TI 安全框架　　4、可擴展性，TDA4VM 處理器屬于異構多核的架構，除了 ARM A72、數字信號處理 C7x/C66、MCU R5F 等計算核，內部 VPAC、DMPAC 等加速器有效降低了主核的負載，從而使得應用可以靈活部署，推動持續的功能定制、優化、擴展。 　　5、算力方面，本方案采用了雙 TDA4VM 芯片，單芯片 C7x/MMA 可以實現 8TOPS 算力，總算力 16TOPS 算力，即可實現所介紹感知功能。TDA4VM_A 芯片的 AI 算力主要用于全景攝像頭、前向攝像頭 1、前向攝像頭 2 的感知。TDA4VM_B 芯片的算力 AI 主要應用于側視攝像頭和前向攝像頭 3 的感知。 　　系統的開發必須具有較高性價比，才能實現廣泛而有效的利用。采用雙 TDA4VM 的 NOA 行泊一體的方案，平衡了算力、成本、和功耗，豐富的行車、泊車功能及高安全的系統，給用戶帶來了厘米級的控制精度，安全舒適的沉浸式的駕乘體驗。 　　TI 最新一代 Jacinto? 7 ADAS TDA4VM 處理器在芯片上集成了關鍵的功能安全特性，高性能片上系統 (SoC) 的重要性在于它可以進行并行處理。 Jacinto7 TDA4 處理器可以從簡單的情況（更少的傳感器，更低的分辨率）擴展到最復雜的情況，并有助于降低系統成本，從而實現 ADAS 技術大眾化和普及化。雙 TDA4VM NOA 行泊一體化方案是實現計算能力、成本和能耗平衡的完美答案。TDA4x 以領先的集成度和豐富的 ADAS 功能引領汽車智能駕駛的新時代。 

　　自動測試設備、機器自動化、工業和醫療儀器設備等應用需要精確的數據采集系統，以便準確地分析和數字物理或模擬信息。系統設計師為了實現高分辨率精度逐步接近型(SAR)ADC數據手冊中列出的高性能往往不得不使用特殊的大功率和高速放大器來驅動其精確使用中的傳統開關電容器SARADC輸入。這是設計精密數據收集信號鏈時常見的難點。本文介紹的引腳兼容性AD4000ADC這個系列可以解決這個問題。本系列16/18/20精密SARADC選用ADI先進的技術和先進的架構模型，集成了各種簡單易用的特性，提供了許多系統級的優勢，有利于降低信號鏈的功耗和復雜性，提高通道密度，但性能沒有顯著降低。高電阻模式、低輸入電流和長采集期的獨特結合減少了ADC驅動挑戰難度與對ADC驅動器的施工要求。所以，驅動ADC精密放大器可以加寬到較低的功率/帶寬，包括直流或低頻(kHz)應用所用的JFET和儀器放大器。本文將介紹各種較低的產品RC精密放大器可以直接驅動濾波器的截止頻率ADC，同時實現更好的性能，不需要特殊性能ADC驅動器級，系統功耗大大降低，電路板面積和BOM成本。 　　驅動傳統SAR ADC輸入　　圖1顯示了構建精密數據采集系統時使用的典型信號鏈。受開關電容輸入結構影響，高分辨率精密SAR ADC的驅動一直是系統設計人員的主要痛點和棘手問題?！　? 圖1. 典型的精密數據采集信號鏈 　　系統設計師需要密切關注ADC驅動器數據手冊，了解噪聲、失真、輸入/輸出電壓上裕量/下裕量、帶寬和建立時間等技術規格。一般地，采用的高速ADC驅動器需要具備寬帶寬、低噪聲和高功率等特征，以便在可用采集時間內建立SAR ADC輸入的開關電容反沖。這項要求會大幅減少可用于驅動ADC的放大器選擇，不得不在性能/功率/面積方面進行大幅妥協。另外，選擇一款合適的RC濾波器置于驅動器與ADC輸入之間，這項要求又對放大器選擇和性能構成了進一步的限制。ADC驅動器輸出與SAR ADC輸入之間需要用RC濾波器來限制寬帶噪聲，減少電荷反沖的影響。一般情況下，系統設計師需要花費大量時間去評估信號鏈，確保所選ADC驅動器和RC濾波器能切實驅動ADC，以實現所需性能?！　∪鐖D2中的時序圖所示，SAR ADC吞吐速率(1/周期時間)包括轉換和采集兩個階段，ADC產生的數據可利用串行SPI接口在采集階段輸出。在傳統SAR架構中，轉換階段通常較長而采集階段較短。在轉換階段，ADC電容DAC與ADC輸入斷開，以執行SAR轉換。輸入在采集階段重新連接，ADC驅動器必須在下一個轉換階段開始之前將非線性輸入反沖建立至正確的電壓。由于較低截止頻率的RC濾波器，ADC驅動器無法在可用采集時間內消除傳統SAR ADC反沖，ADC失真/線性度性能因而下降?！　? 圖2. 傳統SAR ADC時序圖 　　  圖3. AD4000 ADC系列時序圖，包括輸入反沖 　　較長采集階段AD4000 ADC系列的轉換時間非常短(290 ns)，ADC會在當前轉換過程結束前100 ns返回采集階段，因而采集階段較長，如圖3所示。即使高輸入阻抗(Z)模式禁用，從該ADC系列輸入端看到的非線性反沖也顯著降低;當高阻態模式使能時，非線性反沖降至幾乎可忽略不計的程度。這可以降低ADC驅動器的建立時間負擔，并且支持較低的RC截止頻率和較大R值，因此噪聲較高且/或功耗/帶寬較低的放大器也可以使用。這樣便可基于目標信號帶寬，而非基于開關電容輸入的建立要求來選擇ADC之前的放大器和RC濾波器。RC濾波器可以使用較大的R值和較小的對應C值，減少放大器穩定性問題，同時也不會大幅影響失真性能。較大的R值有助于在過壓情況下保護ADC輸入，并降低放大器的動態功耗。較長采集階段的另一個好處是它支持低SPI時鐘速率，從而可以降低輸入/輸出功耗，拓寬處理器/FPGA選擇范圍，簡化數字隔離要求，而ADC吞吐速率不受影響。 　　高阻態模式　　AD4000 ADC系列集成了一個高阻態模式，在采集開始時，該模式可以在電容DAC切換回輸入時減少非線性電荷反沖。使能高阻態模式時，電容DAC在轉換結束時充電，以保持上次采樣的電壓。這一過程可以減少轉換過程的任何非線性電荷效應，該效應會影響到下次采樣前在ADC輸入端采集的電壓。高阻態模式的好處是無需專用高速ADC驅動器，可以選擇較低功率/帶寬的精密放大器，包括針對低頻(<10 kHz)或直流信號的JFET和儀表放大器?！　D4所示為 AD4003/AD4007/AD4011 在高阻態模式使能/禁用時的輸入電流。低輸入電流使ADC比市場上現有的傳統SAR ADC更易驅動，即便是在高阻態模式禁用的情況下。如果將圖4中高阻態模式禁用時的輸入電流與上一代 AD7982 ADC的輸入電流進行比較，會發現AD4007在1 MSPS條件下的輸入電流降低了4倍。高阻態模式使能時，輸入電流進一步降至亞微安級?！　〈薃DC系列較低的輸入電流，使得我們能以比傳統SAR高得多的源阻抗來驅動它。這意味著，RC濾波器中的電阻值可以比傳統SAR設計大10倍?！　? 圖4. 高阻態使能/禁用條件下AD4003/AD4007/AD4011 ADC輸入電流與輸入差分電壓的關系 　　精密放大器直接驅動亞德諾AD4000 ADC系列　　對于多數系統，前端(非ADC本身)通常會限制信號鏈可以實現的整體交流/直流性能。從圖5和圖6所選的精密放大器數據手冊中可以看出，精密放大器自身的噪聲和失真性在某個輸入頻率下決定了SNR和THD規格。然而，這種帶高阻態模式的ADC系列極大地拓寬了驅動放大器的選擇范圍，包括信號調理級中使用的精密放大器，同時提高了RC濾波器選擇的靈活性，而且對于選定放大器，仍能實現較優性能?！　D5和圖6顯示了AD4003/AD4020 ADC的SNR和THD性能，采用低功耗 ADA4692-2 (IQUIESCENT = 180 μA/放大器)、低輸入偏置JFET ADA4610-1 (IQUIESCENT = 1.5 mA/放大器)和零交越失真 ADA4500-2 (IQUIESCENT = 1.55 mA/放大器)精密放大器，使用1 kHz輸入音驅動ADC輸入，基準電壓為5 V，以最高吞吐速率運行，高阻態模式使能和禁用兩種情況，并使用不同的RC濾波器值。使能高阻態模式時，對于260 kHz和498kHz的較低RC帶寬，ADA4692-2和ADA4610-1放大器可實現98 dB以上的典型SNR，這有助于在目標信號寬帶較低時，消除來自上游信號鏈組件的寬帶噪聲。根據應用要求，設計人員可以選擇合適的精密放大器來驅動ADC輸入。例如，ADA4692-2軌到軌放大器更適合便攜式、功耗敏感型應用，能夠直接驅動該ADC系列，同時仍能實現較優性能?！　≡诟咦钁B模式使能的情況下使用此類放大器時，即便RC帶寬低于1.3 MHz，R值大于390 Ω，AD4003/AD4020 SNR也會提高至少10dB;RC濾波器截止頻率為4.42 MHz時，THD保持在–104 dB以上。注意，該ADC系列可利用最高吞吐速率來進行過采樣，從而以較低RC濾波器截止頻率實現更好的SNR性能?！　? 圖5. AD4003/AD4020 SNR與RC帶寬的關系，使用ADA4692-2、ADA4610-1和ADA4500-2精密放大器， fIN = 1 kHz, REF = 5 V　　  圖6. AD4003/AD4020 THD與RC帶寬的關系，使用ADA4692-2、ADA4610-1和ADA4500-2精密放大器， fIN = 1 kHz, REF = 5 V 使能高阻態模式時，AD4003/AD4020通常會消耗2 mW/MSPS至2.5mW/MSPS的額外功耗，但這仍然顯著低于使用 ADA4807-1之類專用ADC驅動器時的功耗，而且這還能節省PCB面積和物料成本。系統設計師可以使用功耗低5.5倍的ADC驅動器ADA4692-2(相比ADA4807);當高阻態模式禁用時，對于2.27 MHz和4.47 MHz RC帶寬，此ADC仍能實現約96 dB的典型SINAD。高阻態模式使能時，使用ADC驅動器驅動ADC，SNR/THD性能更好;高阻態模式禁用時，需要權衡ADC SNR/THD性能與RC濾波器截止頻率。 　　儀表放大器直接驅動AD4000 ADC系列　　儀表放大器提供出色的精密性能、共模抑制和高輸入阻抗，可與傳感器直接接口，但小信號帶寬一般較低(<10 MHz)。利用SAR ADC和儀表放大器設計精密信號鏈(如ATE和醫療設備)的客戶，在將信號送至ADC輸入端之前，通常會使用信號調理或驅動器級，以便轉換電平和消除反沖?！　D7所示為AD8422 直接驅動AD4000的簡化框圖，高阻態模式使能，消除了驅動器級，節省了電路板空間?；谀繕藥掃x擇優化的RC濾波器值600 Ω和25 nF，消除10 kHz以上的寬帶噪聲。AD8422的REF引腳偏置到VREF/2，并利用ADA4805進行緩沖以實現優質性能。對于100 Hz和1 kHz輸入信號，在增益(通過RG設置)為1(無RG)和10 (RG = 2.2 kΩ)時，此信號鏈提供最優SNR和THD性能。圖8和圖9顯示，當高阻態模式使能，增益為1和10，對于100 Hz輸入信號和最高2 MSPS的每種吞吐速率，ADC實現了91 dB以上的SNR和–96dB以上的THD。從圖8和圖9可看出，隨著ADC吞吐速率降低，采集時間更長，有利于消除輸入反沖，因此SNR和THD性能略有提高?！　? 圖7. 儀表放大器AD8422 (G = 1)直接驅動AD4000精密SAR ADC的簡化框圖 　　  圖8. AD4000 SNR與吞吐速率的關系，AD8422配置增益為1和10，高阻態模式使能 　　  圖9. AD4000 THD與吞吐速率的關系，AD8422配置增益為1和10，高阻態模式使能 　　總結：　　表1顯示了不同速度和輸入類型的AD4000系列引腳兼容、低功耗16/18/20位精密SAR ADC，這些器件集易用特性和精密性能于一體，有助于設計人員解決系統級技術難題?！　? 表1. AD4000系列引腳兼容精密SAR ADC 　　ADI亞德諾AD4000 ADC系列的高阻態模式、低輸入電流和較長采集階段的獨特組合，簡化了驅動要求，消除了專用高速ADC驅動器級，有助于節省PCB面積、功耗和BOM成本，同時拓寬了ADC驅動器選擇范圍。此外，這些特點使得設計人員可根據目標帶寬優化RC濾波器值，減輕對寬帶噪聲、放大器穩定性、ADC輸入保護和動態功耗的擔心。本文說明了精密放大器的各種使用情形，包括儀表放大器直接驅動該ADC系列輸入，并解釋了該系列產品如何有助于解決常見系統級問題，而不會顯著影響精密性能。 

　　汽車在電動化、智能化浪潮的席卷之下，電動汽車正在風靡全球。Canalys的數據顯示2021年全球電動汽車(EV)的銷量達650萬輛，同比增長109%。區別于傳統汽車，具有更多電子設備的電動汽車對安全性能的要求更高，車載充電、車內通信、ADAS系統、電子動力轉向和懸架、逆變器、牽引電機、電池、模塊和電池組……大量系統必須經過徹底測試才能視為可以安全駕駛?！　? 電動汽車關鍵子系統示意圖 對此，測試設備制造商和測試工程師需要能夠快速開發新測試解決方案以應對汽車行業的變化。ADI作為半導體行業優秀的解決方案提供商，能夠提供豐富齊全的高性能產品組合，為汽車測試行業帶來高水平的性能和穩健性。 　　一、硬件在環　　電控單元作為新能源汽車的核心之一，其測試更是重中之重。然而面對各式子系統和不斷迭代的需求，直接上整車臺架進行測試，必然不符合成本邏輯，那么一種用于測試復雜實時系統且可以量身定制的測試技術就是絕佳選擇——硬件在環(HIL)?！　∪缃?，隨著ECU功能越來越強，對HIL也更具挑戰性。需要更復雜的模型來滿足效率等新的市場要求，因為它們必須復制高功率開關行為。隨著模型日益復雜，計算時間也會增加，因此需要更快地采集和激發模擬輸入和輸出?！　DI廣泛的信號調理、數據采集、信號生成和隔離產品組合為HIL仿真器提供優化的解決方案，關鍵是能夠以電壓或電流的形式測量或生成廣泛的輸入信號，同時保持非常低的延遲。無論系統設計要求低功耗、低噪聲、高密度還是高精度，ADI都能提供完整的信號鏈解決方案?！　　?nbsp;電流和電壓測量　　通常應用中會要求測量寬帶寬上的電壓或電流信號。信號鏈通常包括保護電路、模擬前端、信號調理、單通道或多通道ADC、基準電壓源、電源管理和隔離。以下鏈接提供的信號鏈選項，用于測量高達1 MHz的寬帶寬，針對噪聲性能進行了優化，以支持AC和/或DC分析?！　? 電流和電壓測量　　● 電流和電壓驅動　　模擬輸出電路必須能夠產生具有快速更新速率的動態信號。電壓范圍、分辨率和輸出驅動強度。這些信號鏈通常包括精密DAC、隔離、電源管理、基準電壓源、放大/信號調理和輸出保護?！　? 電流和電壓驅動　　 　　二、硬件在環關鍵產品　　  　　超快速16位精度電壓輸出DAC AD3542R設計用于生成多個輸出范圍，采用2.5 V固定基準電壓源。AD3542R可以配置為實現多種電壓范圍，如2.5V、3V、10V或±5 V?！　? 　　支持信號擴展的集成式全差分ADC驅動器 ADAQ23878是一款高精度、高速μModule數據采集解決方案，通過將設計人員選擇、優化和布局器件的重任移交給器件來縮短高精度測量系統的開發周期。  三、高壓傳動系統測試測試電動汽車的高壓(HV)傳動系統涉及仿真和測量逆變器、電池組、牽引電機和充電系統的高功率輸入、高功率輸出和控制信號。這些測試系統必須能夠提供峰值功率水平并仿真最壞情況，需要動態電源或電子負載等技術來進行高穩健測試。此外，測試系統必須是雙向的或可再生的，以提高效率。測量和控制必須實現隔離，以確保在數百至數千伏的高壓水平下安全可靠地運行?！　? 電動汽車傳動系統子系統 　　高功率隔離信號鏈可實現測試電動汽車傳動系統組件(如逆變器、電機、充電器和充電器連接)所需的效率和穩健性。需要精確的測量和控制，以便測試系統在所有條件下都能高效可靠地運行，并在需要時精確地提供所需的功率。這些解決方案共同提供了在汽車測試場景中準確測量電壓和電流所需的混合信號電路?！　? ADI逆變器測試用動態電源信號鏈  　　ADI特色產品　　  　　AD7606C-18是一款18位、同步采樣、模數轉換數據采集系統(DAS)，具有八個通道。每個通道均包含模擬輸入箝位保護、可編程增益放大器(PGA)、低通濾波器(LPF)和18位逐次逼近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)?！　? 　　ADN4620/ADN4621均為雙通道、信號隔離式、低壓差模信號(LVDS)緩沖器，數據速率高達2.5 Gbps，并且具有非常低的抖動。這些器件集成了ADI公司的iCoupler?技術，已針對高速運行進行了增強，可提供LVDS信號鏈的插入式電氣隔離。 　　四、協議分析工具　　協議分析工具或數據記錄器是監控和記錄數字和模擬信號(例如溫度、電壓、電流或數字通信)的設備，用于診斷、維修或優化車輛?，F代汽車(尤其是電動汽車)需要支持更快的信號速率和不斷發展的標準，同時遵循小尺寸、低功耗和高耐用性要求，以提高在車輛中的使用效率。這些要求給汽車技術開發商帶來了新的挑戰：　　●更多傳感器、控件和接口：更高的信號帶寬，復雜性增加　　●現場運行：低功耗、小尺寸和穩健運行，適用于惡劣環境或主動路測　　●不斷發展的標準和要求：確保支持各種有線和無線協議　　● 耐用性和多功能性：性能穩健，具有容錯能力　　  現代汽車中使用了各種車內協議 　　協議分析工具需要支持多種接口，ADI的產品組合包括CAN、LIN、SENT、GMSL、RS-485/RS-232或多協議、USB、汽車以太網、A2B、C2B、E2B等。由數據記錄器監測的常見信號(例如溫度、電壓或電流)適用于窄帶過采樣ADC，而Σ-Δ ADC提供高信號鏈集成度，并且多通道選項可用于同時監測多個信號。ADI為便攜式應用提供緊湊型集成隔離式通信、多通道ADC以及低功耗MCU和ADC選項?！　? 數據記錄儀和協議分析儀  　　特色產品  ADuM4165/ADuM4166是 USB 2.0 端口隔離器，利用 ADI 公司的 iCouple? 技術，可根據需要，來動態支持所有 USB 2.0 數據速率，包括低速 (1.5 Mbps)、全速 (12 Mbps) 或高速 (480 Mbps)。這些套件支持具有自動速度協商的主機隔離以及外設隔離。 　　  　　AD4116是一款低功耗、低噪聲24位Σ-Δ型模數轉換器(ADC)，它集成了一個模擬前端(AFE)，支持6個全差分或11個單端高阻抗(≥10 MΩ)雙極性±10 V電壓輸入。額外的2個差分或4個單端/偽差分直接ADC輸入在較低的輸入范圍內提供出色的性能?！　≡胍?、振動和粗糙度 (NVH)　　在開發電機或動力轉向等新技術時，了解設備將如何響應現實世界的變量(如道路振動和其他惡劣條件)至關重要。電子信號中不必要的聲音或中斷會產生聽覺干擾，從而對消費者的駕駛體驗產生負面影響。更糟糕的是，未得到控制的振動會隨著時間的推移損壞電氣和機械部件，從而導致潛在的災難性故障?！　≤囕v駕駛測試有助于應對研發階段的這些挑戰，從而可以實施和驗證降噪技術。相比之下，基于狀態的監測 (CbM) 旨在發現電機和機械的類似低效問題，通常用于在部署后進行持續監測。NVH測試主要用于研發認證階段，而CbM則用于監控現有運行中機器或進行預測性維護?！　? MEMS連接DAQ信號鏈　　特色產品 　　ADXL1001/ADXL1002 在具有兩個滿度范圍選項的拓展頻率范圍內提供超低的噪聲密度，并且提供優化的工業條件監測能力。ADXL1001 (±100 g) 和 ADXL1002 (±50 g) 分別具有 30 μg/√Hz 和 25 μg/√Hz 的典型噪聲密度。兩款加速度計器件均具有穩定、可重復的靈敏度，并且可以承受高達 10,000 g 的外部沖擊?！　? 　　ADAQ7768-1是一款 24 位精密數據采集μModule?解決方案，將信號調節、轉換和處理模塊封裝到一個系統級封裝(SIP) 設計中，從而能夠快速開發高度緊湊、高性能的精密DAQ系統。