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一周新品推荐: 小型化高可靠的碳化硅XM3电源模块和Gecko-MT混合布局连接器


本期Digi-Key Daily向大家推荐两款产品

产品一: Cree Wolfspeed推出的XM3电源模块平台

在EV充电器、UPS和牵引驱动器等对环境要求比较苛刻的应用场景中,需要相应的电源模块既能够满足高效率、高功率密度的要求,也要具有足够的可靠性以经受住环境的考验。

Cree Wolfree开发出XM3电源模块平台就是针对此类应用非常理想的一个解决方案。它基于SiC碳化硅材料,在最大限度发挥出这一高禁带半导体材料优势的同时,保持了模块和系统设计的稳健、简单和经济高效。

XM3电源模块的重量和体积仅为标准62mm模块的一半,提高了功率密度,同时最大限度地降低环路电感(6.7nH)并实现简单的总线供电。XM3的碳化硅优化封装可实现+175°C结温的连续工作,由于采用了高可靠性氮化硅 (Si3N4) 电源基底,可确保在极端条件下的机械稳定性。

了解Wolfspeed XM3电源模块平台的更多信息,请看以下短视频: :

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产品二: Harwin公司Gecko-MT混合布局连接器

混合布局连接器由于能够在一个连接器中同时实现信号和电源的互连,间距小型化和可靠性的优势,因此收到开发者的青睐。

Harwin公司推出的Gecko-MT连接器,就是混合布局连接器中的一个典范,它以1.25mm的间距提供高可靠性的信号和电源连接。

Gecko-MT系列连接器中包含有电容容量为2A的信号触头,以及10A的电源触头,是目前可用于高性能应用的最小、最轻混合布局连接器之一。这些连接器具有线对板、板对板和线对线的配置可供选择。不锈钢止动螺丝有标准或反向安装两种,以确保在最极端的环境中连接的安全性,支持1,000 次插拔,并可承受100G冲击和20G振动。轻巧的金属罩壳可提供额外的电缆保护和EMI/RFI屏蔽。


了解Harwin的Gecko-MT混合布局连接器更多信息,请看以下短视频:

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可润湿侧翼:这种特殊的表面贴装方式你熟悉吗?

关键词: 表面贴装, 可润湿侧翼, 封装, 贴装, 焊接

问:什么是表面贴装、可润湿侧翼?


最近,Digi-Key网站上的许多产品类别都新增了一种贴装类型——表面贴装/可润湿侧翼。虽然这并不是一种全新的贴装类型,但随着近期的使用量和需求的增长,因此首次被视为不同的贴装选项。

那么什么是可润湿侧翼呢?可润湿侧翼是指一种特殊的设计,其中IC的贴装边缘有一个圆角,供你查看并测试焊盘上的连接是否正确,而焊盘在焊接到电路板上之后,大部分情况下是看不到的。这有助于使用AOI(自动光学检查)来检查封装,如QFN。

在最近一次参加的Allegro Micro Systems培训中,我了解到,对可润湿侧翼的需求驱动力来自汽车工业,这种需求还在不断增长,并且开始应用于其他领域。因此,你会在未来看到使用此选项的其他产品。

下面我们来看看具体的物料。第一个物料是SN65HVD75DRBR。采用的是标准的8-VDFN封装。


接着来快速看一下物料TCAN1042GVDRBTQ1,该物料采用了可润湿侧翼选项。仔细观察图片,你可以看到物料的匹配边缘处有个凹槽。


下图来自Allegro Micro Systems包装说明,有助于展示实焊圆倒角是如何根据电路板塑形的,并说明此设计如何支持光学检查。


在下面的博客图片中,TI分享了AOI的图片,并说明为何你需要使用可润湿侧翼。可以看到,随着面积的增加,检查和测试方法会比标准封装简单得多。

采用可润湿侧翼的封装使自动光学检查变得简单 


(图片来源:德州仪器)



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N沟道场效应管无法断开?别急,只需一个下拉电阻即可搞定~

关键词:FET, 场效应晶体管, 场效应管, 断开

问:FET为何无法断开?


如果你的N沟道场效应管(FET)无法断开或者要花很长时间才能断开,那么很可能是因为你没有为FET栅极搭一条足够低阻的接地通路。

以下图的简易电路为例,在按下按钮(S1)时,低边N沟道FET用于打开5V直流电。


电机应该在按钮按下后开始运行,但问题是,在按钮松开后电机很可能无法停止运行(或只是降至非常慢的速度)。为什么会这样?

首先,可以设想,栅极端和源极端之间有一个隐蔽的电容(由于物理原因只能位于FET内部)。简单来说,你可以把导通/断开FET当作在给这个电容充电/放电。接下来,当按下按钮且开关(S1)闭合时,一股快速的大电流会充满电容并导通FET,然而当松开按钮且开关(S1)断开时,电容里的电流应流到哪去呢?还有就是一个很大的寄生电阻会使此电容放电很缓慢,这一过程的耗时与电阻的欧姆值成正比,因此即使从视觉观察的角度来看,也需要很长的时间(对电子电路来说就是太长的时间段了)。那么,应如何解决这个问题呢?只需添加一个下拉电阻,加快该隐蔽电容的放电速度即可。


另一个重要问题是,在从另一个源极(例如微控制器上的GPIO引脚)上驱动FET栅极的情况中,某些源极可能与上述按钮开关的作用相似,即可以输出(充电)而不能吸收(放电)为电容中的隐蔽FET供电的电流。即使同时支持输出和吸收电流,但如果源极的电源轨突然关闭/断连(无法再吸收电流),而电机还通过未断连的其他源极保持运行,那么你还是会遇到同样的问题。一般来说,比较好的做法是,始终在FET的栅极处设置下拉电阻(有明确要求不得这样设计的情况除外)。


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打造更安全的嵌入式系统:你必须了解的Armv8-M架构

关键词: ARMv8-M, 微控制器架构, 微控制器,TrustZone, 安全性, 嵌入式

确保基于微控制器的物联网应用的安全性可能会很棘手。安全性始于硬件层次,然后扩展到嵌入式软件。为了成功保障软件安全,开发人员要求底层硬件支持以下等关键特性:

  • 安全启动
  • 存储器保护
  • 加密引擎加速器
  • 真随机数发生器 (TRG)
  • 安全引脚复用
  • 软件隔离

虽然Arm® Cortex®-M处理器(如M0+、M3/4/7系列)支持其中一些特性,但要打造成功的解决方案可能既困难又耗时。

开发人员可以在硬件层次上运用一种新解决方案,即使用基于Armv8-M架构的新型Cortex-M23/33系列微控制器。这些处理器在设计时就考虑了安全性,包含许多安全特性,例如前面列出的那些特性,包括用于微控制器的Arm TrustZone®。

通过本文,我们将更加熟悉Armv8-M架构,并探索如何利用TrustZone来提高嵌入式系统安全性。

Armv8-M架构简介


关于Armv8-M架构,首先要知道的是它是Arm的最新微控制器架构,面向低成本、深度嵌入的实时嵌入式系统而推出。该系列中加入了三款新型处理器:M23是低功耗版本,M33是高性能版本,最近推出的M35P是一款高性能、物理安全(防篡改)处理器(图1)。

图1:从性能角度看,新型Cortex-M23/33处理器是该系列中Cortex-M0+和Cortex-M4处理器的改良型。(图片来源:Arm)


相对于以前的几代架构,Armv8-M架构改善了性能,值得注意的几项重要改进包括:

  • 指令集增强功能
  • 灵活的断点配置
  • 动态重设中断优先级
  • 增强的跟踪支持
  • 更简单的存储器保护单元 (MPU) 设置

该架构最大和最有意义的改进是能够使用Arm TrustZone。TrustZone是该架构的安全扩展,允许开发人员从物理上隔离执行代码与存储区域,如RAM、代码空间和硬件中的外设。TrustZone支持将软件分拆到安全和不安全的区域中,然后在安全或非安全的处理器状态下执行。安全状态允许全面访问处理器的存储器和外设,而非安全状态只能访问非安全区域和故意暴露给非安全代码的安全功能(图 2)。

图2:TrustZone使用硬件隔离将处理器和应用区分为非安全和安全状态。在非安全状态下执行的代码不能访问或篡改安全存储器或代码。只有在安全状态下运行时才能访问安全存储器和代码。(图片来源:Arm)

开发人员可以选择哪些闪存和RAM位置属于安全状态,哪些属于非安全状态。当非安全代码调用安全功能时,非安全和安全状态之间的切换完全是在硬件中以确定的方式处理,在最坏的情况下,切换时间开销为三个时钟周期。CPU中有几个寄存器为安全状态和非安全状态所共享,但每个状态还有自己的堆栈指针、故障和控制寄存器。M33甚至还有一个堆栈限值寄存器,可用于检测堆栈溢出。

值得注意的是,TrustZone是一个处理器扩展,这意味着由器件是否包含TrustZone支持要由处理器制造商决定。既然TrustZone是可选的,下面我们就来了解目前可用的几款Armv8-M处理器以及它们如何处理TrustZone。

选择支持TrustZone的Armv8-M处理器

目前有几款处理器支持Armv8-M处理器。有意思的是,这些器件是如此新颖,以至于到2018年夏末,只有Microchip Technology一家制造商在生产。

其他处理器制造商(如 Nuvoton)已宣布即将推出此类器件。我们预计在未来12个月内,Armv8-M器件数量将大幅增加,包括那些支持TrustZone的器件。

Microchip主要生产两个版本的Armv8-M架构,即SAML10和SAML11系列器件。SAML10版本不包含TrustZone,而SAML11版本则包含。图3显示了目前正在生产并供货的SAML10和SAML11器件的所有型号。这些型号之间的主要区别在于RAM、闪存、引脚和外设的有无及多少,这些是我们在选择微控制器时会考虑的因素。

图3:Microchip SAML10和SAML11微控制器型号。仅SAML11器件包含Arm TrustZone。

(图片来源:Microchip Technology)

对于希望开始使用Armv8-M的开发人员,有两种开发套件可供选择。

  • Microchip SAML10 Xplained评估板包括SAM L10E14A微控制器,后者含有16KB闪存、2KB数据闪存、4KB SRAM,并采用32引脚封装。
  • Microchip SAML11 Xplained评估板包括SAM L11E16A微控制器,后者含有64KB闪存、2KB数据闪存、16KB SRAM,同样采用32引脚封装。除了处理器不同之外,开发板是相同的。

图4所示为Xplained板的图片。

图4:Microchip SAML10/L11开发板基于Armv8架构。SAML11版本支持TrustZone(图片来源:Keil)

TrustZone应用的工作原理

使用TrustZone的开发人员会发现,嵌入式应用的开发方式将发生巨大变化。首先,开发人员需要区分其应用空间,确定哪些代码和库属于安全状态,哪些属于非安全状态。

确定后,开发人员创建两个不同的软件应用:一个用于安全代码,一个用于非安全代码。这可以利用Keil MDK之类的编译器/IDE非常容易地完成。开发人员最终得到的是一个多项目工作空间,其中一个项目是安全代码,另一个是非安全代码(图5)。

图5:使用TrustZone时,开发人员最终会得到一个多项目工作空间,其中一个项目专门用于安全代码,另一个项目用于用户代码。(图片来源:Keil)

当TrustZone应用启动时,代码开始在安全状态下执行。这样,开发人员可以立即建立信任根,由此执行应用的其余部分。系统完成启动后,应用将从安全状态切换到非安全状态,并执行所谓的用户代码。此时,应用就像任何其他嵌入式应用一样执行。主要区别在于非安全代码只能通过安全网关访问安全功能和回调(图6)。

图6:TrustZone应用从安全状态开始执行,在建立信任根之后进入非安全状态。非安全状态只能对安全代码中的公开函数进行函数调用,否则会抛出异常。(图片来源:Keil)

如果用户应用试图不通过安全网关访问安全代码、存储器或外设,就会产生异常。毫无疑问,这意味着软件有缺陷,生产环境中有漏洞,或者黑客试图访问系统。此时,代码可以决定如何阻止攻击,例如重启系统以删除任何可能在非安全SRAM中运行的注入代码。

利用TrustZone确保嵌入式应用安全性

有很多技术可以帮助提高嵌入式系统的安全性。下面几点技巧和诀窍有助于提高开发人员使用Armv8-M架构和TrustZone的兴趣:

  • 在复位期间使用安全区来建立信任根和可信执行环境。
  • 将安全关键任务、库和密钥放入安全区。
  • 将用户代码放在非安全区中。
  • 为了简单起见,将RTOS内核放在一个位置,安全区或非安全区均可。
  • 在安全区和非安全区中使用MPU可以改善进程隔离。
  • 尽量减少安全区中的代码有助于尽量减小使安全代码攻击面。
  • 启动从安全状态到非安全状态的转换之前,确保安全代码清除任何来自未分组寄存器中的秘密信息。


总结


确保基于微控制器的物联网应用的安全性十分重要,但也很棘手。安全性始于硬件层面,但许多运行Cortex-M0+、Cortex-M3/4/7内核的传统微控制器系列可能缺乏保障器件安全所需的特性。开发人员现在可以利用Cortex-M23和Cortex-M33内核上的新型Armv8-M架构,来保障使用越来越多这种架构处理器的嵌入式应用的安全性。



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电阻型温度传感器,为什么测温精度总不高?应该怎么办?


关键词: 高精度温度测量, 测温, 电阻温度传感器, RTD, 四线法测试, 导线电阻

许多产品应用都需要高精度温度测量。RTD(电阻温度检测器)、NTC 热敏电阻器、PTC 热敏电阻器、热电偶等电阻类型的温度传感器,具有快速响应、高敏感度µV/°C、宽测试范围(–200°C 至+800°C)、温度与电阻有很好的线性关系等特点,特别适合用来测试温度。

测试电阻类型的温度传感器用什么方法? 二线法、三线法、四线法哪个比较好?本文将进行一个详细的分析。


设计关键:避免导线电阻


一般来说,电阻类型的温度传感器需要一个激发电流,转化成对应电压以便检测。由于温度传感器本身电阻比较低,对于高精度温度测量,导线上的电阻可以忽略。如何避免导线电阻对于测试结果的影响,往往成为整个温度测量设计的关键。

曾经有客户问,为什么使用万用表测试低阻值电阻,数值总是偏大?因为万用表导线电阻不能忽略。实际测试的结果 = 测试电阻的阻值 + 导线电阻。

下图是四线法测试电路图。使用四线法测试,把测试回路和电流回路分开。测试回路电流很小,所以测试导线上的压降可以忽略不计。因此,四线法测试可以有效减少导线电阻对于测试结果的影响。

参考资料:阻值太低,无法测量?来试试开尔文测试吧

设计实例


通常实际的温度测量电路,往往需要连接ADC(数模转换器)完成数据采集。有些ADC专门为三线法或者四线法量身定制,比如ADI的AD7124-4/ AD7124-8。

  • 四线设计实例:

使用AD7124-4/ AD7124-8作为数据采集器。

四线法设计需要两个回路,如下图,橙线为电流回路,蓝线为测试回路。需要用到3路通道:AIN0、AIN2、AIN3。AIN2、AIN3为差分输入,用于检测RTD两端的电压。AIN0连接到AVDD,用于提供激发电流。参考电阻(Reference Resistor)与RTD串联。两端电压由REFIN(+)与REFIN(-)检测。

(参考资料:ADI电路笔记(英文版) – CN0381)

  • 三线设计实例:

三线法使用的前提是:假定适用于连接RTD两根导线的导线电阻相等,通过额外增加一个镜像电流,使得流经RL1与RL2的电压相互抵消。

三线法设计也需要两个回路,如下图,橙线为电流回路,蓝线为测试回路。三线法需要用到4路通道AIN0、AIN1、AIN2、AIN3。AIN2、AIN3为差分输入,用于检测RTD两端的电压。AIN0连接到AVDD,用于提供激发电流。AIN1提供一个镜像电流,流经RL2,用来抵消AIN0流经RL1的电压。

(参考资料:ADI 电路笔记(英文版) – CN0383)

二线法、三线法、四线法比较


由于RTD上面压降较低,容易产生信号噪声。对于传统的二线法,为了减少噪音,测试线应尽可能短,信号源应该尽可能靠近放大器。

如果没法避免长导线,可以使用三线法或者四线法,减少导线电阻对于测试结果的影响。

二线法、三线法、四线法连接方式比较:

(图片来源:ADI)

总结

二线法、三线法、四线法各有优劣, 具体比较见下表,需要选择哪种方法要看看我们测试性质及类型。

二线法 三线法 四线法
连接简单,低成本
检测精度受导线电阻影响
适用于放大器离信号源近的场合
测试回路,电流回路分离
检测精度高
适用于连接RTD两根导线的导线电阻相等的场合
测试回路,电流回路分离检测精度高
适用性强

更多有关测试的技术资料:





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测量扁平柔性电缆的间距,这是最快速实用的方法!



关键词: 柔性扁平电缆, 扁平柔性电缆, 扁平电缆, FFC, 跳线间距, 电缆宽度

问:测量扁平柔性电缆的间距


本文提供了一些关于查看扁平柔性电缆跳线和计算电缆间距的信息。

扁平柔性电缆跳线在Digi-Key中有售。请在此查看跳线电缆选项。

如果你需要更换电缆或找寻适合FFC/FPC连接器的电缆,那么间距要求就显得极为重要。间距是指电缆上各导体的中心到中心的距离。


所用公式为: 
电缆宽度 = (导体数 +1 )(间距)

+1指的是电缆的末端。即使没有导体路径,也必须考虑距离。


通常电缆的间距是未知的,且可能难以衡量。

因此,较为容易的方法是测量电缆的全宽,然后除以(触点数+1)

我们将其调整为: 电缆宽度 / (导体数量 +1)= 间距。

例如:电缆宽度为5mm,触点数为9。取5mm除以触点数(9+1),得到0.5mm。这0.5mm即为电缆的间距。


更多电缆相关的技术信息, 请参阅:



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全新的锁存继电器,初始状态却发生了改变……这正常吗?


关键词: 锁存继电器, 继电器, 初始状态


问:锁存继电器在使用前初始状态发生改变



通常,锁存继电器 的初始状态是由厂商在使用前设定的。例如,松下电工(Panasonic Electric Works)的 TQ2SA-L2-12V-X 初始条件是由工厂设定的,如下所示:



但有时,你可能会发现这种设定的初始状态在使用继电器之前发生了改变。这是否意味着继电器有缺陷?

在复位模式下连接“复位”线圈连接头的条件是无法保证的,因此不应被视为缺陷。锁存继电器确实是在复位阶段出厂的。但在运输或安装过程中对继电器的冲击和碰撞可能会导致继电器改变其连接头状态。

例如,如果对示例继电器TQ2SA-L2-12V-X的冲击超过490 m/s²,就足以导致锁存连接头“切换”并在“设定”线圈条件下进行连接。

因此,如果你的设计有需要,建议将继电器用于能够在安装之前先行初始化并强制继电器进入复位状态的电路中。

更多继电器相关的技术信息, 请参阅:



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SPI接口很好用,可你知道如何用好它吗?

作者:Art Pini


关键词:串行外设接口, 串行接口, SPI, 设备通信, 通信接口

嵌入式系统可使用一个或多个处理器或微控制器,在更复杂的系统中执行专用操作。这些嵌入式控制器需要与其他系统元件、传感器甚至其他控制器进行通信。虽然复杂的串行接口和协议很常见,但可能很难进行编程和故障排除,特别是在与之通信的设备数量较少时尤其如此。

设计人员需要具有简单的设备到设备数字接口的微控制器、外设和传感器,以便可以高速处理任意长度的数据,并且省去与协议相关的复杂编程任务。

简单的解决方案是选择带有串行外设接口 (SPI) 的控制器,这样可将控制器连接到一些本地的外设IC或传感器。这种接口是一种简单的同步接口,使用硬件寻址并以高达50兆赫兹 (MHz) 的时钟速率运行。SPI不使用需要寻址和状态检查的复杂协议,相反,它是适用于快速数据传输的基本接口,无需复杂接口总线的编程开销。

本文将介绍SPI接口的基础知识(包括多种工作模式),然后介绍具有SPI接口的微控制器和其他设备,并且说明如何使用SPI接口。


什么是SPI?

SPI是由摩托罗拉(现为NXP Semiconductors公司的一部分)于1985年前后开发,是一种适用于短距离、设备到设备通信的同步串行接口。从那时起,这种接口就已成为许多半导体制造商,特别是微处理器和微控制器采用的事实标准。

SPI之所以广受欢迎,是因为它有很多优点。首先,SPI是一种简单的硬件寻址接口,在传输的位数方面具有全面的灵活性。该接口采用具有单个主设备的主从模型,可使用以高50 MHz时钟速率运行的全双工通信来处理多个从设备。它不使用标准协议,仅传输数据包,因此非常适合传输长数据流。

SPI最多可使用四条信号线(图1)。主设备(通常是处理器或控制器)为时钟 (SCK) 和片选 (CS) 信号线供电并进行控制。全多工操作由数据线“主出从入 (MOSI)”和“主入从出 (MISO)”进行处理。在简单的单主单从配置中,可以省去片选信号线,并将从设备的CS输入强制作为启用的逻辑条件。如果从设备只能发送数据(半双工通信),那么还可以省去MOSI线,进一步减少信号计数。数据按时钟信号输出,这样数据传输类似于移位寄存器,每个时钟移出一位。


图1:基本SPI全双工连接使用两条数据线(MOSI、MISO)、一条时钟线 (SCK) 和一条片选线 (CS)。从设备上的MOSI有时标记为从设备数据输入 (SDI)。MISO可标记为从设备数据输出 (SDO)。(图片来源:Digi-Key Electronics)



目前有两种方法可以处理多个从设备(图2)。


图2:两种处理多个从设备连接的配置。直接连接方式下每个从设备需要一个片选信号。菊花链连接方式仅使用一个片选信号,并将所有数据集中在一条线上。(图片来源:Digi-Key Electronics)


直接连接方式下每个从设备使用一条片选信号线。大多数微处理器都有三到四条片选线,这就将从设备的最大数量限制为片选线的数量。这在多数情况下不会出现问题,但如果某个设计需要总线上有更多的设备,这时可以使用菊花链方法配置一些设备。通过菊花链,多个从设备可使用一个共用的片选信号,而数据则通过共用数据线流出。这里再次将 SPI 从设备用作移位寄存器,来自从设备的数据可以在串行多路复用流中传播。


SPI时钟模式

由主设备控制并生成时钟。时钟的两个属性分别是时钟极性 (CPOL) 和时钟相位 (CPHA)。这些属性控制从设备相对数据进行计时的有效时钟边沿。CPOL = 0时,将时钟设为在逻辑0位置空闲。CPOL = 1时,时钟在逻辑1位置空闲。CPHA = 0时,数据在上升沿计时,CPHA = 1时,数据在下降沿计时(图3)。


图3:SPI时钟模式选择确定了进行数据采样的有效时钟边沿。(图片来源:Digi-Key Electronics)


主设备中的CPOL和CPHA线路设置决定了时钟极性以及进行数据计时的有效边沿。模式1是最常用的模式,但设计人员同样可以使用其他三种模式。

在示波器上可以观察SPI传输的三个信号分量(图4)。在此示例中,传输的是8位数据包。用于观察数据传输的是Teledyne LeCroy的HDO4104A示波器及其SPI串行解码选件。


图4:在Teledyne LeCroy的HDO4104A示波器(配有串行解码选件)上查看的SPI互换示例。波形如下:上面的轨迹是数据线,中间的轨迹是时钟,底部的轨迹是片选信号。数据轨迹上的蓝色覆盖区显示的是十六进制解码内容。(图片来源:Digi-Key Electronics)


模式1时钟由八脉冲组组成,其中空闲设置为0位 (CPOL = 0),数据在后沿或下降沿 (CPHA = 1) 计时。本示例中使用的示波器配有串行解码选件,用于对数据内容进行解码。在数据轨迹上的蓝色覆盖区读出十六进制的数据内容。解码仅与片选信号线被断言(0电平)时发生的数据有关。总共有17个时钟猝发,但只有其中5个猝发对应有效片选状态。

波形显示栅格下方的表格中列出了有效数据内容,还有每个数据包相对于示波器触发器的时间以及测量的时钟速率(本例中的速率为100kb/s)。每个猝发中的时钟周期数可设定从设备按时钟输出的数据位数。


微处理器I/O选择

Microchip Technology的ATtiny816-MNR是多种微控制器的典型代表,因为它支持多个I/O接口(图5)。这款特别的控制器采用高性能、低功耗的AVR® RISC架构,运行频率高达200MHz。该控制器可由4或8KB闪存、256或512字节的SRAM以及128字节的EEPROM进行支持,所有这些存储器均集成在一个20引脚封装内。


图5:Microchip Technology的ATtiny816微控制器框图突出显示了I/O端口。该控制器配有一个SPI端口和一个USART端口,其中USART端口可配置为第二个SPI。(图片来源:Microchip Technology)


此微控制器的接口侧配有一个通用同步和异步收发器 (USART)、一个I2C兼容型双线接口 (TWI) 和SPI。USART可配置为第二个SPI端口。

SPI可使AVR设备和外围设备之间,或几个微控制器之间实现全双工通信。SPI外设可以配置为主设备或从设备,从而实现微控制器之间的通信。


基于SPI的传感器

各种通过SPI提供数字数据的传感器可以与集成了SPI的大量微处理器和微控制器配套使用。例如,Microchip Technology的TC77-3.3MCTTR数字温度传感器是一种可串行访问的数字温度传感器,适用于小外形尺寸、低成本的应用。TC77的温度范围为-55°C至+125°C。该传感器采用2.7V至5.5V电源,运行时消耗250微安 (μA) 电流,并具有仅消耗1μA电流的低功耗关断模式。

在典型应用中,此传感器可通过标准SPI连接与处理器相连,其温度数据可格式化为13位数字值,如图6所示。


图6:Microchip Technology的TC77是一款易于使用的温度传感器,不仅外形小巧,而且成本低廉。此温度传感器可以快速连接到控制器或处理器,将温度读数转换为13位数字值。如时序图所示,通过将CS信号线断言为逻辑0可启动通信。(图片来源:Microchip Technology)


该图显示了T77温度寄存器读取操作的时序图。通过断言CS信号线并将其置于逻辑0,可以启动通信。然后,传感器会发送第一位数据。微控制器在SCK的上升沿读取数据。随后使用SCK的下降沿输出传感器的其余数据。与前面的示例一样,此图也是模式1传输,只不过数据字较长。

扩大SPI的使用范围

除了在许多微处理器和微控制器中包含SPI之外,一些IC制造商还增强了该总线的功能。Analog Devices的LTC6820 isoSPI隔离式通信接口就是个很好的例子。该IC为使用差分信号并通过一条双绞线连接进行通信的两个SPI设备提供电流隔离(图7)。尽管时钟速率比10米距离时的1Mb/s标称速率有所降低,但这种信号模式将LTC6820 SPI接口的可用范围延长到远达100米(m)。


图7:一对LTC6820隔离器在两个SPI设备之间提供电流隔离。该IC在10米距离支持高达1Mb/s的数据传输速率,在最远100米的距离内,时钟速率有所降低。(图片来源:Analog Devices)


隔离由脉冲变压器提供,这种技术通常用于工业网络应用以及读取远程传感器。


结论

SPI解决了一些应用中对简单、低成本、低开销接口的需求。在这些应用中,可将源描述为数据流,而不是将数据读写到地址位置。这一特性使之成为处理微控制器和传感器、数字化仪、数字信号处理设备以及其他处理器之间的设备到设备通信的理想选择。


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简单的热缩管,选料其实并不简单……TE专家教你如何不犯错


关键词:热缩管, 热缩管选料, 标准, 第三方认证, 泰科电子, 泰科, TE



热缩管,不就是把线束套在一起就好了吗?因为看上去确实很“简单”,所以不少小伙伴在工作中,都会不同程度地忽略掉这个看上来不甚么起眼的组件,对于热缩管的产品选料,也不是那么上心。而实际上我们发现,很多人对于热缩管的性能和选型只能算是一知半解,并没有真正“吃透”这个貌似简单的产品。

事实上, 热缩管在不同领域及应用上都发挥着重要的保护作用, 选对了产品, 会大大提升整个产品或应用的可靠及耐用性,而一旦选错了,后果会十分严重。

热缩管的主要功能,可归纳为六大类:

  • 绝缘:将热传递最小化,实现热、电绝缘。
  • 密封:防止潮气、水汽、细菌、 霉菌 、燃油等的侵入。
  • 应力消除:用于连接器和接头部位,提供灵活性。
  • 识别:为接地和颜色编码提供帮助,可轻松识别线束。
  • 保护:适用于严苛环境应用,如频繁摩擦、UV、燃油和化学污染等环境。
  • 外观美化:帮助整理线束,改善整体外观。


在热缩管的选料过程中,只有确定了所需功能及认证要求,才可以选择出最适合你设计的产品。这个过程中其实有很多“门道”,同样需要丰富的知识和经验积累才能顺利完成。

为了帮助大家掌握热缩管选型的知识和技巧,在本期《大咖在DK》视频中,我们邀请了在热缩管领域以品质著称的TE公司的专家,以TE的热缩管产品为例,分享热缩管选料中的技术要点和经验。

视频分为两部分,在第一部分中,TE专家将视频讲述热缩管选型的基本步骤,以及如何正确理解产品相关的技术描述。点击观看详情——


在第二部分视频中,TE专家着重讲解了热缩管相关的技术标准及第三方认证,以及如何按照不同应用要求,从TE热缩管产品中找出最合适的方案。点击观看详情——


TE热缩管相关的产品列示如下:


更多与TE热缩管产品相关的内容,请浏览以下Digi-Key得捷电子网站中的资源:




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【获奖通知】看专家解析GaN应用电容选型,领小米GaN充电器精美礼品




【名单公布】看完Kemet专家解说GaN相关应用留言抽奖结果公开




前两周,我们请来了KEMET公司的专家与大家分享第三代半导体材料——氮化镓(GaN)相关的应用及市场状况,并解读了KEMET的电容器产品如何伴随着氮化镓技术的发展,在相关应用领域——特别是日渐火热的GaN充电头领域——脱颖而出。(活动回顾,点击这里>>)(https://mp.weixin.qq.com/s/phrzkeNe1rFTlQohVFztkw)

这次活动的气氛是相当的热烈,各位小伙伴的参与热情也是相当高,其中一些留言更是说到重点上,我们邀请了KEMET公司的技术大咖也对这些问题做了回答。虽然大家素未谋面,只是在线上沟通,不过这样的技术切磋也是非常有趣和有意义的。

在这里,我们将其中一些精彩的问答摘录整理下来,跟大家分享。在文章末尾,我们将公布本次有奖视频观看及留言活动的获奖名单,请大家注意查收!

有关GaN应用中电容器选型的精彩问答

请看这里

↓↓↓

问:想了解一下聚合物钽电容的温度特性怎么样?会比二氧化锰钽电容好很多吗?

答:如果这个温度特性是指温升话可以这么理解,温升主要是由于内阻的发热引起,损耗功率=ESR*IR2(IR 为纹波电流),聚合物钽电容的ESR远低于传统二氧化锰钽电容,所以损耗发热量也更少,同样的电路中温升会更小。对比以下图可以明显看到相同功率下聚合物钽电容能在更大的电流下工作。所以聚合物钽电容温度特性比二氧化锰会好很多!

6.3V 47uF聚合物钽电容

10V 47uF二氧化锰钽电容


问:看完视频,聚合物电容的优点:容值大,内阻低,电压降额小,安全不着火。问一下代替MLCC电容时价格有优势吗?现在MLCC电容价格、缺货都很厉害

答:在替换MLCC价格的问题上来说,需要根据情况而定:一般在容值大小相同的情况下,一对一的替换,钽电容价格没有优势。

我们一般是在一些电路容值要求较高,MLCC并联颗数较多的情况下,推荐用一颗容值大的聚合物钽电容去替换多颗MLCC,比如一替三、一替四,最多的有做过一替十,MLCC数量较多的情况下成本也就比较高的,这时候就和用钽电容差不多了。另外,当遇到MLCC啸叫、容值不够和开裂等问题时,我们聚合物钽电容可以完美解决这些问题。这个时候成本就不是第一考量因素了。


问:已经学习完成,聚合物电容的优点就是:容值大、内阻小、电压降额小、性能稳定、不易燃。我想了解一下同等参数下聚合物电容和聚合物铝电容那个成本高?多谢!

答:一般来说,成本是由原材料和技术决定,那聚合物钽和聚合物铝同样是聚合物电容,所以决定成本的因素就在材料。钽作为稀有金属,成本一定比铝会贵一些,所以一般理解的也是聚合物钽电容会比聚合铝电容贵。但我们都知道贴片聚合物铝电容只有7343尺寸,在对尺寸有限制的运用中,小尺寸的聚合物钽电容就是更好的选择。


问:现在快充电源,普通的65W,最高的150W,对电池有啥要求?

答:这类高功率快充都是由充电协议芯片来控制输出电压电流,对于电池有匹配的协议就不用担心充电问题;但如果没有充电时,尽可能的保证电压电流不要过大就好。


问:氮化镓带来的体积优势不足以匹敌高昂的价格。

答:看情况吧,便携式充电头主要针对差旅人士,150块钱不算什么;如果只是在家用的普通消费者,用标配的普通充电头就好了。


问:钽电解真的会起火,原因是过压使用,极限使用电压系数为0.7,希望大家小心使用。聚合物电解就不会出现这种故障,极限使用电压系数为1,且性价比极高,欢迎大家使用Kemet聚合物电容。

答:普通二氧化锰钽电容在过压、过大纹波电流或者正负极接反的情况下确实会爆燃的风险,聚合物钽电容则不会起火,目前聚合物钽电容的市占率越来越高,基本和传统钽电持平,我们也希望客户在选型是多多选用聚合物钽电容。


问:当时我就被这么小的体积震撼到了,相信一定是未来所有充电头的一个趋势

答:没错,与随身消费类电子产品搭配的充电头确实是一直在做小型化,产品越来越方便高效。


问:氮化镓是以后的发展趋势,笔记本电源笨重能得到很好的解决,聚合物胆电容成本高,铝电容价格近人。

答:聚合物钽电容的成本是会高一些,但是由于钽电容的能量密度与高于铝电,在体积要求比较极限的地方,铝电是无法做到小体积高容值,这时钽电的优势是铝电无法比肩的。


问:聚合物铝电解:低ESR,高容值,高耐电压,体积小 ,容值稳定。但唯一不敌钽电解的是其容量做不大,好在价格低。

答:对,不同的产品运用领域会有不同的侧重,各有的各的优势,关键看研发运用场景。


问:对几大类电容讲的很清晰透彻;在电子产品中这些电容基本都会用到,但是很多硬件工程师可能只知道陶瓷贴片电容和电解电容;对于钽电容以及这些电容的区别和优缺点可能没有深入理解,这篇文章也算是给大家普及一下;希望以后有关于电感的介绍。

答:好的,未来我们会和DK一起继续发布产品的介绍对比和推广,敬请关注。


问:科技使生活更加便捷,GaN是半导体材料第二次革命。

答:很多行业对GaN都给予厚望,随着产业的成熟,未来会有越来越多的产品面向市场,会在5G射频和电源控制等领域中发挥很大的作用。


问:学习了很多关于氮化镓在功率上的运用,那么作为半导体材料的氮化镓是否有可能取代硅?

答:目前氮化镓产业正在飞速发展,大有取代之势,但其实目前生活中很多电子产品也并没有用到特别高阶的硅产品,所以硅产品依然会长期存在,不会被完全取代。


问:一直听说氮化镓充电器,今天总算了解了具体的情况,看了它具体用在什么地方,有什么作用,基本上算是了解了,这个视频非常不错。

答:感谢夸奖,有机会多多交流。  


问:聚合物钽电容,GaN,技术上优势没的说,价格成本也要快速降下来啊。

答:目前氮化镓产业还在发展,主要产品也是在几个大厂手中,随着未来玩家的增多,成本会下降。


问:钽电容的滤波效果非常不错,一般都用在高端产品上,给控制IC供电电源滤波用的,聚合物钽电容优点是:安全,高容值,小体积,长寿命,耐温性好,容值稳定,温度系数好。基美的电容品质还是不错的,控制器上用的比较多,用在GaN充电器上应该不错,体积、寿命都会更优秀。

答:感谢您对基美的认可!基美一直致力于成为世界上最可信赖的新型电子元器件合作伙伴。


问:看来电器江湖即将盛行易“容”术了……

答:哈哈,在充电头中全面替换铝电解不现实,一般聚合物钽电还是用在体积追求极限小,性能更高的产品中。


问:体积小用户体验好,对维修人员就不一定了……

答:充电头并不是手机电脑这类产品,对于这类低价消费类的产品,如果坏了基本就是丢掉了,去维修的成本远高于再买一个。


来来来~接下来就是获奖名单!

本次活动的中奖者可获赠

小米GaN充电器Type-C一个

(名额10位)

会员姓名电话号码
张昇 187*****213
赵生 136*****470
王野 170*****525
张兵 182*****389
沈鹏飞 138*****876
李家合 156*****965
白松 138*****849
龚双龙 157*****419
张一鸣 132*****179
张帆 131*****623

恭喜以上获奖者!撒花~

Digi-Key也提前祝大家五一劳动节快乐!

更多精彩视频及有奖活动将陆续推出

敬请关注,下次再见!



——-条款及细节:Terms and conditions:——-

参加

参赛者必须关注Digi-Key官方微信,并注册成为DK微信会员中心会员。Digi-Key有权拒绝或放弃任何不完整或令人困惑的规则,并不根据促销规则提交的任何信息。

参加者

参加者必须居住在中国,并提交有效的中国通讯信息,包括手提电话号码,电子邮箱和地址。如遇上不能联系或参加后取关的情况, Digi-Key有权保留其获奖资格。

资格

这次活动只对18岁以上的中国居民开放。Digi-Key 及其雇员的家属都不能参加。提交禁止地区或信息无效都无法参加,亦无可能获得任何礼品。任何人都不能代表其他人输入信息。每位参加者必须先登记成为Digi-Key微信会员中心会员,在指定推文内留言,即自动参加抽奖。

礼品获取者

获奖者获得Kemet基美公司赞助小米Gan充电器一个,每位留言者不论留言次数只能抽奖1次,如有争论Digi-Key保留最终决定权。

隐私

参加者所有信息备受Digi-Key隐私条件保护,结果公布亦不会有任何隐私信息公开 。Digi-Key有权使用参加者提供给 Digi-key 认为适当的任何信息。

获奖者通知

所有礼品在14天内发送,Digi-Key不会负责因错误信息而产生的误送所造成的损失。无法联系或取关的获奖者可能会被取消资格,或改赠候补的获奖者。而未被选中的作品则不会有通知。

操行

所有参加者同意受这些官方规则约束。Digi-Key自行决定保留权利取消任何被认定篡改参加程序、其网站运作或违反本规则的人员的资格。

税收

获奖者需要负责所有获奖相关的任何及所有税费。

接受条款和条件

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