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TI:以低杂讯技术协调电源与讯号完整性
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2023年11月29日 星期三

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2004 年夏天,标准超音波显示 Steve Schnier 和他的伴侣即将迎接双胞胎。几周後,当另一次超音波检查显示将有第三个婴儿时,他们惊讶不已。

在医学影像设备等敏感系统中,过多杂讯会导致影像模糊或不准确。
在医学影像设备等敏感系统中,过多杂讯会导致影像模糊或不准确。

Steve 是我们切换稳压器业务的系统工程师,他怀疑不需要的杂讯或超音波系统中的讯号干扰,可能是造成异常状况的背後原因。

拥有准备上大学的三胞胎的 Steve 表示:「在我开始使用医学影像装置和无线基础设施之前,从未真正连线使用,我发现其中的杂讯是一大问题。」

从 Steve 体验到超音波检查的惊奇结果以来的近二十年,科技进步神速。然而,寻找降低系统杂讯和提高讯号品质以实现精密度讯号链的方法对於各产业的设计工程师来说,仍然是一大挑战。

了解杂讯对於系统性能的结果

在复杂电力系统的运作中,沉默是金,但离万无一失还有一大段距离。杂讯是所有零组件产生的电气??产品,可能由多种来源引起,包括电磁干扰 (EMI) 和热能。它会破坏讯号,导致量测失真,进而造成错误、计算错误或误解,最终影响系统的准确度和可靠性。

杂讯也会使电子系统更容易受到温度波动和电压变化等外部情况的影响。这些外部因素会进一步放大杂讯,增加额外的不准确性。

将精密度导入电动车

杂讯挑战对於设计电动车 (EV) 或开发自动驾驶系统的汽车工程师尤为重要,因为在这些情况下,精密度讯号对於安全和性能至关重要。

我们的应用研究实验室 Kilby Labs 电源管理研发部总监 Jeff Morroni 表示:「在电动车中,易受过多杂讯影响的安全或停车敏感的系统,位於产生杂讯的高功率零组件附近。这是我们的低杂讯和精密度技术试图解决的问题。」

敏感系统需要强固到足以承受热和物理应力产生的杂讯。汽车撞上减速丘的影响会产生足够的应力来影响讯号的准确度。杂讯会影响自动驾驶系统的运作,而光达 (LIDAR) 系统可能会出现「重影」,产生虚假或误导讯号或影像。同时,为电动车革命提供动力的锂离子电池会变得不稳定,如果过热,就会带来安全风险。

讯号传输和调节链中使用可将失真最小化并减少杂讯的电源管理装置,因此对於产生清晰信号至关重要。这些相同电源装置也为时脉 IC 和精密 ADC (类比转数位转换器) 及 DAC (数位转类比转换器),以实现完整的低杂讯和高精密度讯号链。

降低杂讯的其中一个更大的好处是延长电动车行驶距离。开发人员测量电动车电池电压讯号的准确度越高,一次充电可行驶的距离越长。高精密度电池监测器和平衡器能够测量低至毫伏 (千分之一伏)。

Jeff 表示:「我们正在谈论的是 10% 到 15% 的改进幅度,仅仅透过更准确测量电压的能力就可以实现。这直接转化为客户在电池成本方面的价值主张。」

使用低杂讯技术来减少设计时间和成本

将杂讯减少到最大限度,这涉及对讯号链的每个环节进行法医监识检查。半导体本身会产生杂讯,这会影响其他零组件的性能。但这可以使用被动式滤波、控制技术和其它独特的制程技术来「消除」这种杂讯。此外,低杂声 低压差稳压器 (LDO)、降压转换器和电压叁考等电源零组件,也有助於实现低系统杂讯。

数十年来,低杂讯 LDO 一直是提供低杂讯电源的业界标准,因为它们易於整合,并且能够为高敏感应用提供最乾净、最精准的供电轨。

Katelyn 表示:「我将电压叁考称为讯号链设计的基石,因为从 ADC 到 DAC 的每个零组件都必须以电压当做叁考。降低杂讯很重要,因为大量杂讯会导致您的系统量测结果超出规范。发生这种情况时,您必须让整个系统先离线,然後进行侦错和校准。如果我们可以延长校准周期,您就可以透过更高的输送量和更少的停机时间,为客户带来真正的价值。」

虽然杂讯是电源供应器架构不可免除的??产品,但透过采用我们的低杂讯和高精密度技术,工程师可以利用更小的配置面积和更低的成本,设计出具有领先业界的准确度系统。

Steve 表示:「杂讯会对许多应用中的敏感系统产生重大影响,身为三胞胎父亲和一名工程师的我,有第一手最实用的资料。在过去 18 年里,我们致力於减少杂讯的影响,在相关技术方面也取得了长足的进步,但仍需面对仍然存在的挑战。我们持续的创新,协助工程师克服他们的挑战,进而大幅提升系统性能。」

關鍵字: ADC  DAC  TI  TI 
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