应用案例-电子

  基于ARM架构的高集成度嵌入式处理器的出现为易于使用和低成本的Linux平台开辟了市场。只需几分钟，配备适当的Linux发行版，研发人员就可以将现成的电路板（如BeagleBoard或Panda Board）插入主机PC并开始创建软件。这些系统的易用性意味着嵌入式Linux开发不必局限于专业研发人员 - 实际上全用户都可以参与构建家庭媒体服务器以及机器人的核心智能，而且经验非常少。甚至学校也开始使用这一些电路板来教授计算机科学的元素。

  高强度放电（HID）金属卤化物灯已成为工业用户中最受喜爱的选择之一，特别是在需要经济高效地覆盖大面积的地方 - 例如装载托架和高天花板仓库。整体概念类似于荧光灯的概念，因为当它们被在两个电极之间通过的电流激发时，光由离子产生。然而，与荧光光源不同，不需要磷光体将光子从紫外光谱转换成可见光光谱。离子在很窄的频率范围内释放可见光光子，使灯具有特有的颜色。

  加速度计是任何的需要响应运动或设备方向的便携式或非固定式设备的核心部件 - 不仅仅是游戏控制器和手机，还包括工业机器人和过程控制机械。仅从其数据表中选择加速度计是不够的;你需要在实践中评估它的表现。本文将介绍飞思卡尔和德州仪器公司的两款基于三轴加速度计的评估板，它们展示了加速度计的实用性。

  能量微观采集应用（如无线传感器节点）需要定期突发功率，远远超出大多数环境源的稳定状态。在这方面，超级电容器提供很适合能量收集环境的性能特征。通过将超级电容器与适当的电源和充电管理电路相结合，并使用包括凌力尔特公司，Maxim Integrated和德州仪器在内的制造商的专用器件，工程师可以在具有苛刻峰值功率要求的应用中利用微采集技术。

  不幸的是，住宅用户并不像商业用户那样关心这些优势。虽然他们可能想要LED，但他们盼望以具有竞争力的价格购买LED并且他们并不急于购买LED照明产品，这一些产品的价格仍然比紧凑型荧光灯高出两到三倍，并且比六件装更贵。白炽灯，将耗资约8美元。

  DC/DC转换器是一种很好的高频噪声源。设计人员一定采取谨慎措施，最好能够降低并控制转换器附近和周围的噪声，以防止其影响其他系统组件或交流电源。我们不希望我们的产品从测试中回来并发现我们的电磁干扰（EMI）或传导发射（CE）检测失败。更重要的是，我们不希望这些噪声源降低我们的产品性能，因此我们应该了解这种噪声的机制以及如何将其降至最低。

  使用更亮的LED简化了电源，但设计师的工作变得更容易，因为有各种各样的专业DC-DC转换器（LED驱动器）来自领先的半导体供应商，他可以围绕他的电路。这一些器件专门用于为最新一代高亮度LED供电。与使用分立元件设计转换器相比，使用LED驱动器具有许多优势，例如更简单的电路，更少的电路板空间以及更容易的生产组装。

  某些可编程逻辑控制器（PLC）和分布式控制系统（DCS）应用需要功能齐全，灵活，可编程的模拟输出解决方案。图1所示的电路能实现这一点。它只有两个模拟组件，可满足PLC和DCS应用的大多数要求。

  与电加热元件相比，任何微处理器或微控制器所需的能量似乎都微不足道。然而，庞大的人口乘数使得这一个数字非常显着，特别是在虚拟载荷方面。幻象负载是即使在关闭设备时也会消耗功率的设备。因我们生活在一个随需应变 - 我们现在想要它 - 社会，像电视机这样的东西，不断吸取相当大的力量，以便能够‘加速’更快。

  分布式电源架构（DPA）在现代电信和数据通信设施以及数据中心服务器中很受欢迎。 DPA拓扑传统上使用前端AC/DC转换器模块，该模块从AC电源产生高压DC输出。设计人员通常更喜欢中间总线架构（IBA），因为有效地将前端高DC电压（通常为48 V）转换为负载点（POL）所需的低电压以为电源上的电子负载供电。

  随着工艺技术的进步，制造商已经改善了这一些器件的输入电压能力。集成电荷泵电路现在能够驱动低噪声，高压运算放大器（运算放大器）。它们还可用于从单电源向双电源高压运算放大器提供双极性电源。它们能产生足够的功率来驱动用于LCD面板背光的白色LED。

  输入系统对产品吸引力很重要，必须支持产品功能的复杂性，同时减少相关成本并希望将灰尘和其他外来物质排出外壳。我们怎么来实现这一切并仍就保持开发时间的真实性？好吧，直到最近，这将是一项艰巨的任务，需要在成本和功能之间进行多次权衡。然而，随着Microchip新型金属电容（MoC）输入系统的推出，我们大家可以创建复杂的定制输入系统，几乎不会影响成本，抗污染或开发时间。

  现代电子系统板需要多个非隔离负载点（POL）稳压器来为众多IC供电，如微处理器，存储器，逻辑等。许多IC需要多个电压。例如，微处理器的核心需要1.8 V或更低，I/O需要2.5 V或更高。在提供这些多个电压的同时，系统模块设计人员还必须确保在上电和断电阶段电压处于正确的顺序。事实上，有三种不一样的测序解决方案：顺序，比率和同步。

  基于MCU的设计面临越来越激进的系统要求。无论是超低功耗，高性能还是两者的难度组合，提供满足当今激进目标的设计都是一项艰巨的任务。基于MCU的设计中最常见的操作之一是数据移动和数据传输功能的有效实现，这对于达到低功耗或高处理目标至关重要。仔细地了解支持快速高效数据传输的现代MCU中包含的各种功能对于创建最佳MCU设计至关重要。

  今天，用 Android 或者 iOS 手机或平板电脑连接、控制的玩具已很常见，而集成了采用蓝牙和 Wi-Fi 无线连接功能各种玩具则出现了爆炸式增长。 在商场货架上，能够正常的看到各种各样的机器人、无人飞机和许多游戏机都集成了无线接口。 现在，这些玩具能以高性价比方式集成无线接口、多轴传感器、小尺寸显示屏、触控以及其它功能，而这一切要归功于这些元件的实现成本已大幅降低。

  无线传感器的关键需求是可放置在工业机械，飞机喷气发动机和风力涡轮发电机等旋转部件上，以执行核心部件的健康监测。无线传感器由于其相对低的成本和功率要求而在旋转机械的状态监测中越来越受欢迎。利用他们的无线连接，数据可以发送到工厂管理网络或推送到云端，可拿来远程监控世界任何地方的关键旋转部件，为工程师提供设备故障的高级警告，并允许他们优化维护安排和减少停机时间。

  例如，过程控制管理系统在大多数情况下要在 3.3 - 24 V 之间进行稳压——之间的差距通常必须利用两个稳压级来弥补，因此增加了板空间、成本和可靠性问题。 而且有限的切换频率是一个坏因，会迫使工程师们在滤波电路中采用更大的磁体和其它无源元件，从而增大了解决方案尺寸并影响到功率密度。

  许多基于MCU的产品使用触摸和简单的LCD输出来实现用户界面设计，适用于消费，工业和家电应用。这些设备的例子就在我们身边：恒温器，警报/时钟，心率监视器，葡萄糖监视器，计算器，电子玩具，安全系统，万用表，微波炉和洗衣机/干衣机等。现代MCU采取了专用硬件功能来简化这些类型设计的实现，包括触摸传感器接口和面向段的LCD控制器。

  从安全性到工业控制，无线传感器正在各种应用中使用，因为它们能通过电池轻松供电。这是个好消息。坏消息是这些电池必须在现场定期更换，这是一个昂贵且笨拙的维护项目。因此，更实用和有效的无线电源解决方案是从环境能源中获取能量，例如光，热差，压电设备，发射的RF信号，或任何其他可通过换能器产生电能的电源。