电源

<strong>Subodh Madiwale和 Vuong Tran ADI公司</strong>

<strong>摘要</strong>

黑盒诊断利用先进的数字控制器提高了故障信息的准确性并缩短了故障诊断的周转时间，从而为革新客户返修故障分析提供了一个机会。

<strong>内容提要</strong>

* 数字控制器IC利用黑盒工具和在线诊断大幅降低返修率
* 黑盒内容
* 数据检测和恢复
* EEPROM寿命和数据保存期限

电源公司可以借用航空工业的概念，使用“黑匣子”监控系统运行并存储运行数据，以便在发生故障后进行检查。该概念将有助于对返修品进行故障分析。对电源公司及其客户而言，返修可能会耗费相当多的时间和资金，而且诊断和出具全面故障分析报告的时间压力可能会使供应商与客户之间的关系进一步紧张。是否有适当的故障诊断工具来快速调试并解决问题，在某种意义上决定了产品的成败。先进的PMBus™数字控制器ICADP1055适用于隔离电源系统，您可以配置它来提供线路内黑盒功能。

<strong>作者：Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

噪声系数(NF)是RF系统设计师常用的一个参数，它用于表征RF放大器、混频器等器件的噪声，并且被广泛用作无线电接收机设计的一个工具。许多优秀的通信和接收机设计教材都对噪声系数进行了详细的说明(例如参考文献1)，本文重点讨论该参数在数据转换器中的应用。

现在，RF应用中会用到许多宽带运算放大器和ADC，这些器件的噪声系数因而变得重要起来。参考文献2讨论了确定运算放大器噪声系数的适用方法。我们不仅必须知道运算放大器的电压和电流噪声，而且应当知道确切的电路条件：闭环增益、增益设置电阻值、源电阻、带宽等。计算ADC的噪声系数则更具挑战性，大家很快就会明白此言不虚。当RF工程师首次计算哪怕是最好的低噪声高速ADC的噪声系数时，结果也可能相对高于典型RF增益模块、低噪声放大器等器件的噪声系数。为了正确解读结果，需要了解ADC在信号链中的位置。因此，当处理ADC的噪声系数时，务必小心谨慎。

<strong>作者：Aileen Ritchie和Claire Croke</strong>

<strong>简介</strong>

本应用笔记提供指南，概述如何将输配电应用的系统级要求转换成ADI数据手册中提供的模数转换器(ADC)规格。这些指南描述了测量和保护设备对系统级性能的影响。本应用笔记使用AD7779作为参考。但是，本应用笔记介绍的一般原则适用于ADI的所有ADC。

<strong>系统级要求</strong>

尽管系统级规格因应用而异，但是一些关键要求可运用至大部分应用，包括最大和最小标称工作电流(INOM)和精度规格。精度通常取决于测量或保护标准，规定了电流、电压或电能测量值的特定百分比误差。

<strong>主要规格</strong>

ADC或数据采集系统(DAQ)的交流或动态性能表示为给定输入频率和采样速率(fS)或输出数据速率(ODR)下的SNR、SINAD和THD。这些主要规格和描述如下所示：

• 信噪比(SNR)指实际输入信号的均方根值与奈奎斯特频率以下除谐波和直流以外所有其它频谱成分的均方根和之比。SNR用dB表示。

<strong>作者：Kevin Huang</strong>

<strong>简介</strong>

能源成本不断提高，推动数据中心和其它相关的计算业务寻找全方位的智能电源管理策略。此类策略的实现要求准确采集包括电源在内的所有各级的功耗数据。如今，数字通信技术和智能电源简化了这项任务，但要实现精确的电能计量，仍然存在一些实际的挑战，因为电源(除少数例外)不是测量设备。

目前，某些高端系统实现了交流功率监测，主要是利用专用的交流功率监控器和仪表。然而，大多数情况下只能监测总机架功率。由于大多数此类系统需要一个功率因数校正(PFC)级，以便通过控制环路测量输入电流和电压，因此考虑在PFC控制器中增加功率计量功能是合理的。ADP1047/ADP1048是内置精密输入功率计量功能的数字PFC控制器，可以精确测量输入输出电压、输入电流和功率等。该信息可以通过PMBus接口报告给电源的微控制器。

还不熟悉ADC？使用包含多路复用器、PGA、缓冲器、Σ-Δ转换器、VREF和电源的复杂系统时，感到很困惑？不知道从哪里开始？

推荐一个“神器”吧——轻松实现改变ADC模拟输入、PGA增益、基准电压源或电源，查看对阶跃响应、幅频特性或转换器直方图的影响。

为什么采用虚拟方式？

一个设计的整体性能是由该设计中单颗芯片的性能所决定的。尽管产品数据手册提供了芯片性能的第一手资料，但评估板通常被用于更好地了解各个电路的完整设计。它们可直接测试转换器、放大器和绝缘体等产品。

尽管如此，评估板有一个严重的缺点。它们需要单独订购，还要连接至测量仪器，并且当测试各种不同评估板以查找最佳配置时，整个过程非常耗时且成本高昂。。。

为避免这种复杂情况，ADI开发了一款在线工具Virtual Eval，可以让设计人员使用仿真功能来评估转换器。此工具无需消耗物料成本，而且还能在设计初选阶段节省大量时间。

<strong>作者： Frederik Dostal ADI公司 </strong>

数字电源可用于实现许多很有意思的功能。借助可编程调节环路，可在不同工作条件下获得更佳的环路特性。电源与完整系统的数字连接可实现电压和电流的精确监控。此外，数字电源还提供高灵活性。可以相当快的速度修改不同参数。这简化了电路设计过程并加快了系统衍生产品的开发。

当然，许多电源专家仍然对采用数字电源有一些抗拒。电源设计人员通常不是经验丰富的软件工程师。但在数字电源项目中，通常会在开发团队中增加一名软件工程师。经验表明，由电源专家和软件专家共同开发电源可能会产生一些复杂问题。这两者之间的交流可能导致误解，并最终导致项目延期。

图形用户界面(GUI)是这种困境的一种解决方案。因为GUI可简化数字电源的编程。许多数字控制器IC供应商均提供GUI。通常，GUI的设计方式能够使电源专家直观地使用它们。图1显示了这样的图形用户界面。您可用鼠标选择电源的不同方面，在屏幕上的不同功能框图中进行不同的设置。

<strong>简介</strong>

ADI 公司拥有种类齐全的高性能差分放大器产品（包括ADL5561、ADL5562、AD8375、AD8376 和 AD8352 等 ），是以低失真、低噪声和低功耗为核心的通用 IF 和宽带应用的首选放大器。除了宽带宽、低失真外，这些放大器还具有增益调整能力，非常适合驱动模数转换器 (ADC)。通过在驱动放大器与目标 ADC 之间设计一个窄带通抗混叠滤波器，目标奈奎斯特频率区域外的放大器输出噪声得以衰减，有助于保持 ADC 的可用 SNR 性能。一般而言，若用一个恰当阶数的抗混叠滤波器时，SNR 性能会提高数个 dB。

此应用笔记介绍了一种接口设计方法，利用它可以实现高性能驱动放大器与 ADC（包括采用开关电容输入的 ADC）之间的更有效接口。本应用笔记所述的窄带接口方法针对驱动一些颇受欢迎的无缓冲输入 ADC 进行了优化，如AD9246、AD9640 和 AD6655 等。

<strong>接口元件简介</strong>

<strong>作者：Jonathan Colao</strong>

<strong>简介</strong>

ADI公司的精密Σ-Δ型产品具备片内校准功能，支持内部校准和系统校准。这些Σ-Δ型产品集成了系统中所需的许多附加构建模块，例如增益和内部基准。内部校准可最大限度降低内部失调误差和增益误差。这些器件上使用的校准方法可校准所有内部模块的失调误差和增益误差，例如校准增益级的误差。

转换器支持系统失调误差和增益误差校准，外部组件通过模数转换器(ADC)配合内部误差源提供校准。
本应用笔记将详细讨论AD7172-2、AD7172-4、AD7173-8、AD7175-2、AD7175-8、AD7176-2、AD7177-2、AD7124-4和AD7124-8中使用的校准方法。

<strong>简介 </strong>

ADM1062、 ADM1063、 ADM1064、 ADM1066、ADM1069、ADM1166和ADM1169系列是完全可编程的电源时序控制器和监控器，可以为采用多个电压源的系统提供完整的电源管理解决方案。这些器件均集成一个片内12位ADC。ADC可设置以读取一个结果或连续读取选定通道。每个通道均提供均值功能并可任意启用(开启)或停用(关闭)。

本应用笔记介绍如何逐步设置并从ADC读取一个结果(均值功能开启或关闭)。此外还介绍如何逐步ADC连续读取(均值功能开启或关闭)。本文在所提供指令集中以VH通道为例。

有关ADM1062、ADM1063、ADM1064、ADM1066、ADM1069、ADM1166和ADM1169器件的特性和功能详情，请参阅相关数据手册以及应用笔记AN-698和应用笔记AN-721，了解配置寄存器的详细信息。

<strong>作者：Walt Kester</strong>

<strong>简介</strong>

在ADC和采样保持器(SHA)的技术规格中，误解最深、滥用最多的可能是那些包含“孔径”的规格。图1给出了一个简单的模型，SHA最基本的动态特性是它能够快速断开保持电容与输入缓冲放大器的连接。一直以来，这一动作所需的极短（但非零）时间间隔称为“孔径时间”（或“采样孔径”）ta。此间隔结束时电压保持的实际值取决于输入信号压摆率和开关操作本身引入的误差。图1显示对两个任意斜率的输入信号（分别标为1和2）应用保持命令时的情况。为清楚起见，采样保持基底误差和开关瞬态忽略不计。最终保持的值是输入信号的延迟版本，并且是开关孔径时间范围内的平均值。该一阶模型假设，保持电容上的最终电压值约等于应用于开关的信号在开关从低阻抗变为高阻抗的时间间隔
(ta)内的平均值。