技术

电容是电路设计中最为普通常用的器件，也常常在高速电路中扮演重要角色。

电容的用途非常多，主要有如下几种：

1、隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。

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2、旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

<strong>高阻态</strong>

高阻态这是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，取决于它后面接的电路。

<strong>高阻态的实质：</strong>电路分析时高阻态可做开路理解。你可以把它看作输出（输入）电阻非常大。他的极限可以认为悬空。也就是说理论上高阻态不是悬空，它对地或对电源电阻极大。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。

在第一部分中，我们讨论了一般静态模数转换器的不精确性误差和涉及带宽的ADC不精确性误差。希望这些内容有助于加深读者对ADC误差以及这些误差如何影响信号链的理解。基于此，要记住的是，并非所有组件都是一样的——有源和无源器件均是如此，因此，无论系统最终选择了什么器件，模拟信号链中都会存在误差。

本文将描述精度、分辨率和动态范围之间的差异。本文还将揭示信号链内部的不精确性是如何累积并导致误差的。定义新设计的系统参数时，这些内容对于理解如何正确指定或选择一个ADC有着重要作用。

<strong>精度、分辨率与动态范围</strong>

许多转换器用户似乎在互换使用精度和分辨率这两个术语，但这种做法是错误的。精度和分辨率这两个术语并不相等，但是具有相关性，所以，不应互换使用。可以把精度和分辨率视为堂兄妹，但不是双胞胎。

当频率很高时，电容不再被当做集总参数看待，寄生参数的影响不可忽略。寄生参数包括Rs，等效串联电阻（ESR）和Ls等效串联电感（ESL）。

电容器实际等效电路如图1所示，其中C为静电容，1Rp为泄漏电阻，也称为绝缘电阻，值越大（通常在GΩ级以上），漏电越小，性能也就越可靠。因为Pp通常很大（GΩ级以上），所以在实际应用中可以忽略，Cda和Rda分别为介质吸收电容和介质吸收电阻。介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布，它使快速放电后处于开路状态的电容器恢复一部分电荷。

ESR和ESL对电容的高频特性影响最大，所以常用如图1（b）所示的串联RLC简化模型，可以计算出谐振频率和等效阻抗：

模数转换器(亦称为ADC)广泛用于各种应用中，尤其是需要处理模拟传感器信号的测量系统，比如测量压力、流量、速度和温度的数据采集系统(仅举数例)。一般而言，这些信号属于时域签名，以脉冲或阶跃函数的形式出现。

在任何设计中，理解这些类型应用的总系统精度始终都是非常重要的，尤其是那些需要对波形中极小的灵敏度和变化进行量化的系统。理想情况下，施加于信号链输入端的每一个伏特都由ADC以数字表示一个伏特的输出。但是，事实并非如此。所有转换器和信号链都存在与此相关的有限数量误差。

本文描述与模数转换器本身相关的误差。本文还将揭示转换器内部的不精确性累积到何种程度即会导致这些误差。定义新设计的系统参数时，若测量精度极为重要，那么这些内容对于理解如何正确指定一个ADC有着重要作用。最后，本文将讨论一个简单的误差分析，帮助为设计选择正确的转换器。

学习使用就是理解单片机硬件结构，以及内部资源的应用，在汇编或C语言中学会各种功能的初始化设置，以及实现各种功能的程序编制。以下是小编的一些经验：

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<strong>第一步：数字I/O的使用</strong>

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

对大多数电气工程师而言，“电动机”是指电磁旋转运动单元。当需要线性运动而不是旋转运动时，工程师会考虑添加机械转换装置或者使用线性感应马达。然而，由于控制、公差、反向间隙等电气和机械问题，传统的电磁马达通常不能提供直线运动所需要的高精确（无论是转子马达、线性马达，不论是大是小）。幸运的是，目前有了一个可行的替代方案——压电马达，它广泛应用于需要精确控制的微小直线运动中。

传感器的数量在整个地球表面和人们生活周遭空间激增，提供世界各种数据讯息。这些价格亲民的传感器是物联网（IoT）发展和我们的社会正面临数字化革命，背后的驱动力。

然而，连接和获取来自传感器的数据并不总是直线前进或那么容易，以下有5个技巧以协助缓解工程师与传输接口到传感器的第一次战争。

<strong>技巧1―先从总线工具开始</strong>

电信和数据通信系统中常见的下一代路由器和交换机的复杂性和可扩展性不断提高，这给电源制造带来了压力，因为人们需要提供智能灵活、可横跨多种平台扩展的高效率电源解决方案。

系统设计师经常会需要几种基础架构变体，以能够提供高、中、低端系统，且每种系统都有一套不同的功能。可根据系统需要增设、移除或调整大小的器件类型实例包括；内容可寻址存储器 (CAM)、三元内容可寻址存储器 (TCAM)、专用集成电路 (ASIC)、全定制硅芯片和现场可编程门阵列 (FPGA)。

<strong>背景信息</strong>

<strong>CAM</strong>

<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，弱信号等。

抗干扰设计的基本原则是：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)

<strong>1、抑制干扰源</strong>

<font color="#FF0000">作者：组件事业总部 销售工程统括部 K.S</font>

电子元器件在被用于组装成各类电子设备而实际应用于市场时，需要面对外部各种应激反应。例如，电子设备掉落时引起的物理应变，冷热温差引起的热应变，通电时的电应变等。以这些外部应变为诱因，在产品使用时，有电子元器件发生故障的案例。因此，村田从各电子元器件的设计阶段开始，研究外部应变与故障发生的机理，并反馈至电子元器件的可靠性设计中。同时，通过把握外部应变的强度与故障发生的时间•概率之间的关系，确立"外部应变与故障发生的加速模型"，以便在更短的试验时间内可对电子元器件的耐用年数进行评价。

本期我将讨论在测量较低时钟频率的相位噪声和相位抖动时出现的一个非常常见的问题。在所有条件相同的情况下，我们通常期望分频的低频时钟产生比高频时钟更低的相位噪声。在数量上，你可能会记得这是20log（N）规则。

然而，20log（N）规则仅适用于相位噪声，而不适用于综合相位噪声或相位抖动。相位抖动通常应该大致相同。而且，由于我们的频率足够低，所以在实际测量中我们不会发现这种关系是成立的。所以本期的问题是 - 为什么会这样呢？

<strong>20log(N)规则</strong>

首先，是对20log（N）规则的快速回顾：

<strong>1、什么是斩波电路?</strong>

斩波电路原来是指在电力运用中,出于某种需要,将正弦波的一部分"斩掉".(例如在电压为50V的时候,用电子元件使后面的50~0V部分截止,输出电压为0.)后来借用到DC-DC开关电源中,主要是在开关电源调压过程中,原来一条直线的电源,被线路"斩"成了一块一块的脉冲。

<strong>2、斩波电路分类</strong>

a、Buck电路:降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。

b、Boost电路:升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。

所谓钳位，就是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。

<strong>钳位电路</strong>

(1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。

(2)基本元件：二极管D、电容器C及电阻器R(直流电池VR)。

(3)类别：负钳位器与正钳位器。

(4)注意事项

D均假设为理想，RC的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。
任何交流讯号都可以产生钳位作用。

一个美国工程师在学生时代碰到了几个奇怪的电路现象（通常发生在深夜）。波特图显示的输入阻抗与频率无关，难道是米勒效应不起作用了？ 本应为直线的二极管电流却呈现非线性，是不是KCL定律罢工了？大家都知道，设计中要尽量避免运放差分电路，也不要在负反馈运算中使用电压比较器，但是有一个电路却使用电压比较器提供相当准确和稳定的差分，莫非“错误+错误=正确”？

我想每个电子工程师都曾遇到过令人困惑不解的电路现象，乍一看似乎是荒谬的，但确实如此。下面我跟大家分享几个奇怪的电路现象，这是我在当学生的时候遇到的，它们通常发生在深夜，诡异吧？！

<strong>不受频率影响的容性阻抗？</strong>

在本文的Part1中，我介绍了启动配置承载层(provisioning bearer layer)和蓝牙mesh启动配置流程的前三个阶段：发送Beacon信号、邀请和交换公共密钥。

<strong>启动配置流程包括五个阶段：</strong>

1、发送Beacon信号
2、邀请
3、交换公共密钥
4、认证
5、启动配置数据分发

1、发送Beacon信号：如果未经启动配置的设备支持PB-ADV承载层，则其作为未经启动配置设备Beacon进行广播；如果使用的是PB-GATT承载层，则发送可连接的广播数据包。这就向启动配置设备（Provisioner）表明未经启动配置的设备已做好准备，可进入启动配置流程。

工厂自动化和总体效率理所当然地受到巨大的关注，原因不仅是生产率提高(哪怕一点点)能带来正面效益，而且同样重要的是，它能降低或消除设备停工造成的严重损失。现在，我们可以不用仰赖分析技术的进步来洞察可用统计数据以预测维护需求，或者简单地依靠加强对技术人员的培训，而是可以通过检测与无线传输技术的进步实现真正实时的分析和控制。

精密的工业生产过程(参见图1)越来越依赖于电机和相关机械设备高效可靠、始终如一的运作。机器设备的不平衡、缺陷、紧固件松动和其它异常现象往往会转化为振动，导致精度下降，并且引发安全问题。如果置之不理，除了性能和安全问题外，若导致设备停机修理，也必然会带来生产率损失。即使设备性能发生微小的改变，这通常很难及时预测，也会迅速转化为重大的生产率损失。

在设计好电路结构和器件位置后，PCB的EMI把控对于整体设计就变得异常重要。如何对开关电源当中的PCB电磁干扰进行避免就成了一个开发者们非常关心的话题。在本文中，小编将为大家介绍如何通过元件布局的把控来对EMI进行控制。

元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。

在安全和便利性能特点的双重驱动下，对驾驶员辅助系统的需求增长，令车中具备成像功能的系统数量也在迅速攀升。这类先进驾驶员辅助系统可实现自适应巡航控制和自动紧急制动等功能。除此之外，还包括停车辅助功能，比如后视摄像机（美国现在强制要求每辆新车都必须具备），360度环视系统，以及新兴应用如替代传统后视镜的相机监控系统等。

汽车环境下的工作条件及参数对于图像传感器而言通常都非常具有挑战性。场景的动态范围可能超过 140dB，最亮区域（例如阳光直接照在相机视野）与黑暗区域（隧道内）之间有着极大的反差。对于这类具有高动态范围输出的场景，务必要尽可能拍摄每一个细节，以便为先进驾驶员辅助系统 (ADAS) 算法和驾驶员呈现清晰的场景。如果成像技术无法清晰地呈现物体和危险，那么很可能会危害安全。

据技术行业研究公司Gartner表示，物联网中每天增加的"事物"多达550万件。截止2020年，预计总数将达208亿。鉴于这种爆炸式增长，检查连接所有事物并在它们之间实现通信的互联网势在必行。事实证明，在这些设备之间建立可靠的无线连接是物联网的最大挑战之一。通信系统的可靠性可以用两个关键元件的性能来定义：射频收发器和通信微控制器。本文讨论ADI公司的元件和解决方案如何能够最大程度地提高系统级可靠性，以支持对数据质量和完整性以及洞察有极高要求的高影响力应用。

<strong>现有技术还不够好</strong>