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关键词：LoRa，LPWAN，扩频

LoRa（Long Range）是一种低功耗广域网（LPWAN）通信技术，由Semtech公司开发，主要用于物联网（IoT）应用中需要远距离通信、低功耗、高可靠性且低数据速率的场景。LoRa通信协议主要应用于长距离通信，LoRa利用了扩频技术，在开阔地区通信距离可达10公里以上，在城市环境下通常为数公里，非常适合大范围的物联网应用。

LoRa的网络层协议LoRaWAN由LoRa联盟（LoRa Alliance）负责推动，形成了一套完整的标准化协议体系，并促进了多家厂商的生态合作。LoRa联盟的成员包括许多大型企业和新创公司，涵盖芯片、模块、终端设备和云服务等领域，形成了多样化的物联网解决方案。

专注于低功耗运作的长距离通信技术

LoRa支持低功耗运作，LoRa设备在数据传输过程中消耗极少的电能，允许设备的电池寿命延长至5-10年，适合难以频繁更换电池的应用场景，LoRa的数据速率范围为0.3kbps至50kbps，虽然速率较低，但足够满足传感器数据传输的需求。

LoRa采用扩频技术（Chirp Spread Spectrum, CSS），能有效抵抗噪声和干扰，确保数据在噪声环境中的传输可靠性，具备高抗干扰能力，且可支持多节点，一个LoRa网关便可支持数千至数万个节点，适合大规模的物联网部署。

由于LoRa使用未授权的ISM频段（例如欧洲的868MHz、美洲的915MHz、亚洲的433MHz），避免了高额的频谱使用费用，且可支持AES-128加密，确保数据传输的机密性与完整性。LoRa协议已成为LPWAN技术的主要选择之一，广泛应用于智能城市、智能农业、环境监测、能源管理、工业自动化等领域。

LoRa在LPWAN技术中与NB-IoT形成竞争与互补，LoRa适合私有网络应用，而NB-IoT适合蜂窝网络场景，两者分别满足不同应用需求。LoRa技术正在探索更多创新应用，如精准定位、医疗监测、物流跟踪以及智能家居，进一步扩大市场需求。

随着LoRa芯片和模块的技术升级，支持更高效能、更低功耗的应用场景。同时，LoRa Edge等新技术为低功耗定位和端到端解决方案提供了更多可能性。未来LoRa将与人工智能（AI）和边缘计算（Edge Computing）相结合，提升智能化水平，并在智能农业和环境保护等可持续发展领域发挥更大作用，且将持续改进网络部署和管理工具，降低运营成本。LoRa技术凭借其低功耗、长距离、高性价比等特性，在物联网领域具备极大的市场潜力，未来将在多样化的应用中继续发展。

LoRa与竞争技术的比较与优劣势

LoRa技术在低功耗广域网（LPWAN）领域有多种竞争技术，主要包括NB-IoT（窄带物联网）、Sigfox、RPMA（Random Phase Multiple Access，随机相位多址接入）、Wi-SUN、Zigbee和BLE（蓝牙低功耗）等，每种技术都有其独特的特点。

NB-IoT是基于蜂窝网络，用户许可证频段，具备较高的数据速率和覆盖能力。NB-IoT是由运营商提供网络支持，适合需要高可靠性和全球漫游的应用，但其功耗相对较高，运营成本则依赖蜂窝网络。

Sigfox则专注于超低数据速率、超低功耗的LPWAN技术，使用非授权频段，其优势为全球性网络覆盖，成本低，但其每次传输的数据量受限，适用于简单数据上传场景。

RPMA是基于2.4GHz频段，支持高容量和长距离，其频谱全球可用，抗干扰性强，但其功耗相对高，模块成本高。

Wi-SUN的特点为专注于智能电网和智能城市，是基于Mesh网络技术，适合需要高可靠性和自组织能力的场景，但其功耗较高，网络部署较为复杂。

Zigbee和BLE（蓝牙低功耗）则是短距离无线通信技术，适合高数据速率需求，适用于室内应用，低延迟，但其通信距离短，不适合大范围覆盖。

LoRa则具有长距离通信的优势，可以实现数公里甚至10公里以上的通信范围，非常适合需要大范围覆盖的应用场景。相较于蜂窝技术，LoRa具有更低的功耗，使设备电池寿命长达数年，降低了运维成本。LoRa使用未授权的ISM频段，免除了频谱使用费，且网络部署成本低，特别适合私有网络建设。LoRa具有灵活的网络架构，并适合大规模物联网应用，且能在高噪声环境中保持稳定通信。

LoRa的缺点则在于传输数据速率低，不适合需要高数据速率的应用，如视频传输或大数据传输，且授权范围局限，若使用非授权频段可能受到干扰，且各地频段限制不同，需根据地区政策调整。

虽然LoRaWAN协议相当成熟，但实际部署需要解决通道规划、网络密度管理等问题，网络协议具有复杂性，对运营商或用户提出了更高要求。且LoRa的延迟较高，适用于非实时应用，无法满足低延迟要求的场景，如工业控制或安全防护。此外，LoRa在运营商支持方面弱于NB-IoT，且在大规模公共网络建设中面临挑战。

LoRa的特性使其在物联网领域具有重要的市场地位，但与其他技术相比，其应用需要考虑数据速率、网络架构以及政策环境的限制。选择LoRa或其他技术，应根据具体应用需求进行综合评估。

常见的LoRa芯片与模块

LoRa技术已成为物联网（IoT）应用中的重要通信技术，市场上有多种类型的芯片和模块支持LoRa通信，这些产品由多家半导体公司和模块厂商推出，提供了从基础芯片到集成模块的多样选择。以下将为您介绍一些主要的支持LoRa的芯片与模块。

以下是一些常见的LoRa芯片：

Semtech LoRa芯片

Semtech的LoRa芯片包括SX127x系列，可支持LoRa与FSK/OOK调制模式，适合简单的LoRa通信应用，常见型号有SX1272、SX1276。SX126x系列则是功能改进的下一代芯片，支持低功耗、长距离通信，适合IoT应用，常见型号有SX1261、SX1262。LR1110系列则集成了LoRa通信与地理定位功能（GNSS和Wi-Fi扫描），适合资产跟踪应用。

STM32WL系列（STMicroelectronics）

STMicroelectronics的STM32WL系列是业界首款将LoRa无线电收发器集成到微控制器（MCU）中的soc，支持多频段LoRa和FSK/ASK通信模式，内置ARM Cortex-M4内核，适合高集成度的物联网设计。

以下是一些常见的LoRa模块：

RAKwireless模块

RAKwireless的RAK3172是基于STM32WL soc设计，支持LoRaWAN和点对点通信，提供开放的AT指令接口，易于开发。RAKwireless的RAK4630模块则是基于Semtech SX1262芯片，支持LoRaWAN协议和点对点通信，功耗极低。RAK4631则支持LoRaWAN 1.0.3协议，适合需要快速开发的应用场景。

Murata模块

Murata的Type ABZ模块是基于Semtech SX1276芯片，内置STMicro STM32L微控制器，支持LoRaWAN协议，采用小尺寸设计，适合空间有限的IoT设备。

Seeed Studio模块

Seeed Studio推出多款的LoRa模块，包括没有连接任何外设的Wio-E5无线模块，有两种料号114993121（卷带封装）和114993120（散装封装），113020091（GROVE – LORA-E5）模块则具有GPIO接口可支持外部设备，方便进一步开发，其基于STM32WLE5JC芯片，支持LoRaWAN协议，内置全球多频段射频功能。

Microchip模块

Microchip的RN2483/ RN2903模块集成了Semtech SX1276芯片和Microchip微控制器，支持LoRaWAN协议，提供简单的AT命令接口。RN2483支持欧洲频段（868MHz），RN2903支持美洲频段（915MHz）。

选择LoRa芯片或模块首先要考虑频段支持，由于不同国家和地区使用不同的ISM频段（如433MHz、868MHz、915MHz），需要选择合适频段的产品。然后再根据应用场景，选择支持LoRaWAN协议或私有LoRa通信的产品。

此外，对于电池供电的设备，需选择低功耗芯片或模块，如果设计需要高集成度，可选择STM32WL等集成了LoRa和MCU功能的产品。部分模块提供简单的AT指令接口或开发工具（如Arduino支持），可降低开发难度。

以上这些芯片与模块适合不同的物联网应用场景，如智能农业、环境监测、物流跟踪和智能建筑等。选择合适的产品取决于具体应用需求、性能要求和预算考虑。

常见的LoRa的硬件开发工具

支持LoRa的开发工具范围广泛，涵盖硬件开发板、软件开发环境和测试工具，帮助开发者快速设计和部署LoRa应用。以下将为您介绍一些常见的支持LoRa的硬件开发工具。

Semtech开发板

Semtech的开发板包括SX1276MB1LAS，支持Semtech的SX1276芯片，适用于LoRa和FSK通信的开发，包括射频模块、天线接口和测试点，便于实验室测试。此外，还有LoRa Edge开发工具套件，支持Semtech LR1110芯片，专为LoRa通信和定位应用设计，适合资产跟踪。

STM32WL系列开发板

STM32WL系列开发板主要有NUCLEO-WL55JC，支持STM32WL系列（集成LoRa和MCU）的开发板，具有兼容的Arduino接口，提供多种扩展选项，适合快速原型开发。

RAKwireless开发板

RAKwireless的RAK3172 评估板是基于RAK3172模块（STM32WL芯片），支持LoRaWAN和点对点通信开发，提供串行接口和GPIO接口，易于集成。此外，还有WisBlock套件，采用模块化设计，可灵活组合LoRa通信、传感器和处理单元，用于快速构建IoT应用。

Seeed Studio开发板

Seeed Studio的Wio-E5开发板是基于Wio-E5模块（STM32WL），内置LoRa功能，提供简单易用的Arduino开发环境支持，其相关的料号包括113020091、113990939与113990934，可提供多样的选择。

Microchip开发工具

Microchip的开发工具包括RN2483 PICtail/Explorer Board，支持RN2483 LoRa模块开发，适合搭配Microchip的PIC单片机进行测试与开发。

结语

LoRa通信技术以其长距离、低功耗、多设备连接的特性，已成为物联网时代的核心技术之一。它在智能城市、智能农业、资产跟踪、环境监测等多个领域的应用，不仅推动了各行业的数字化转型，也为开发者提供了广阔的创新空间。

随着LoRa技术的不断演进，开发解决方案也越发丰富。从基于LoRa芯片的硬件设计，到多样化的LoRa模块选择，再到全面的软硬件开发工具支持，开发者可以快速实现从概念到产品的转化。同时，结合LoRaWAN协议和其他网络技术，开发者能够构建更加高效、灵活和可扩展的物联网系统。

然而，在应用LoRa技术时，仍需根据具体场景权衡功耗、覆盖范围、数据传输量等性能需求，选择合适的解决方案。未来，随着5G、Edge AI等技术的融合，LoRa通信技术将释放更多潜能，助力物联网迈向更智能、更互联的未来。

除了本文所介绍的LoRa相关技术与解决方案之外，后续我们还将为您持续介绍NFC、Wi-Fi等通信技术的详细解析，敬请期待。您也可到以下网址观看LoRa通信技术的相关视频介绍：https://www.bilibili.com/video/BV112rcYREkS/?spm_id_from=333.999.0.0。

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RF Solutions RF-LORA-868-SO 通用 ISM < 1GHz LoRa™ RF 收发器模块	RF Solutions LAMBDA-9D LoRa™ RF 收发器模块 915MHz 集成式	Semtech Corporation SX1276IMLTRT IC RF 仅限 TxRx 802.15.4	Semtech Corporation SX1276MB1MAS 通用 ISM < 1GHz RF 收发器模块
Ai-Thinker RA-01H 通用 ISM < 1GHz LoRa™ RF 收发器模块	Olimex LTD LORA915-ANT 通用 ISM < 1GHz LoRa™ RF 收发器模块	Ezurio 453-00140-K1 收发器；LoRa®（LoRaWAN®）评估板	Semtech Corporation SX1261MB2BAS LoRa™ 收发器；LoRa®（LoRaWAN®） 868MHz 评估板
Seeed 114993186 WIO TRACKER 1110评估板	Seeed 114993187 LPWAN 资产追踪器套件

小编的话：

正如文章所指出的，作为物联网“最后一公里”连接的理想技术，LoRa凭借其低速、低频、海量、低功耗及远距离传输特性，为物联网场景提供了高性价比的解决方案。其成功开发与应用的关键在于深刻理解“低速远距”或“低速广域”的本质，并在网络规划、功耗管理、频段选择、安全机制、抗干扰设计及法规遵循等方面进行综合权衡与精心设计。您对LoRa的应用和系统设计有哪些看法或疑问？欢迎留言，和DigiKey的朋友们一起分享交流！

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关键词：焊接，PCBA

在一次测试样机的维修中，因更换BOOST升压芯片导致焊盘阻焊层受损，芯片无法重新焊接。本文记录了作者如何巧用绿油修复技术，成功恢复焊盘功能，避免整片PCBA报废。通过清洗、涂覆、uv固化、刻盘等步骤，实现了精准修复，为测试工作保驾护航，也为工程师们提供了实用的维修参考。

TechForum分享者：刘振兴

1，接到同事求助，有一片测试用的PCBA，因更换BOOST 升压芯片时造成芯片下放阻焊层损伤，无法重新焊接损坏的芯片

2，使用洗板水清洗该损坏位置，开始使用镊子轻轻的涂一点绿油上去

3，按自己需要的形状涂好后（注意流动性较好的绿油需要先放在卫生纸上吸收掉一部分溶剂）
使用uv光进行照射，根据使用的绿油不同，照射时间也不同。

4，这是固化后的样子，变得坚硬了

5，使用刻刀刮出所需要的焊盘

6，重新上焊锡和助焊剂后 对芯片进行焊接。

网友回覆：

现代电子设备的小巧与强大，背后离不开芯片的小型封装技术，其中锡球阵列封装（BGA）便是佼佼者。这种封装方式将芯片的管脚设计成底部一系列点阵排列的焊盘，通过锡球与PCB板相连，实现了高效连接。相较于传统的芯片引线管脚封装，BGA不仅大幅提升了引脚数量，更缩短了引脚与电路板的间距，从而优化了散热性能。

DigiKey工程师回覆：

感谢您的分享

测试用 PCBA 在更换 BOOST 升压芯片时出现阻焊层损伤，导致芯片无法重新焊接。通过绿油修复可解决这一问题，避免因焊盘损坏导致 PCBA 测试样机报废，节约测试成本，保障测试工作的持续进行，确保对 BOOST 芯片及相关电路的测试验证不受硬件损坏的影响。

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关键词: 连接器

Amphenol 68016-106HLF 连接器长度公差的制造商说明

若您对 Amphenol 68016-106HLF 连接器插头的零件长度存在疑问（例如数据手册中提及的尺寸与实测零件长度不匹配），请参考以下说明。

• 数据手册规格：15.24 毫米 ± 0.13 毫米
• 客户实测值：14.83 毫米 – 14.97 毫米

敬请留意制造商的回复：

该产品尺寸无误。此产品采用 “按长度切割” 加工工艺，切割所用刀片的厚度约为 0.2-0.3 毫米；在切割过程中，或会去除部分塑料材质（因此实测长度可能与数据手册标注存在差异）。

更多连接器应用设计方案的信息, 请查看

• 连接器与连接器外壳的比较
• 超声波测距模块Pmod接口(VHDL实现) 
• 电源适配器 FSP120-AHAN3 的连接器类型说明 
• 恰当的匹配连接器来保持连接 – Mini Universal MATE-N-LOK 连接器 
• Anderson Power 的 DIN 43589-1 电池连接器系列，寻找配套产品和触头
• TE 200867-1 的扭矩信息 

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关键词: LDO

如何控制 LDO 的输入 – 输出压差？

LDO 的功耗公式为 P = I 负载 × (VIN – VOUT)，其中 VIN – VOUT 是输入输出压差。当压差低于开关稳压器反馈引脚电压时，压差被进一步压缩，直接减少 LDO 的功率损耗。这对电池供电设备（如便携仪器、物联网终端）或低功耗系统（如传感器节点）至关重要，能显著延长续航或降低电源模块的发热压力。

那么如何控制 LDO 的输入-输出压差？

只需要一个简单的电阻分压网络就可以实现。

LDO输入输出电压差，请看以下公式：

举例： 开关稳压器 LT8610A + 线性稳压器 LT3073

LT8610A 的 FB 引脚内部固定参考电压 V_FB = 0.97V
V_VIOC = V_{FB_REF} × (R1 + R2)/R1

其中：
R1 = 48.7kΩ（FB 引脚到地的下拉电阻）；
R2 = 6.49kΩ（FB 引脚到开关稳压器输出的上拉电阻之一）。

V_VIOC = 0.97V × (48.7kΩ + 6.49kΩ)/48.7kΩ = 0.97V × 55.19kΩ/48.7kΩ ≈ 1.1V
LT3073 内部集成 800mV（0.8V）的参考电压，其 VIOC 功能的核心公式为：V_INLDO – V_OUTLDO + 800mV = V_VIOC

将 V_VIOC ≈ 1.1V 代入，即可得到 LDO 的输入输出压差：V_INLDO – V_OUTLDO = V_VIOC – 800mV = 1.1V – 0.8V = 0.3V

最后

提升系统效率开关稳压器（如 LT8610A）虽本身效率较高，但后级 LDO 的压差过大会成为 “效率瓶颈”。通过降低 LDO 压差，整个电源链路的效率被进一步拉满 —— 开关稳压器负责大范围电压转换，LDO 则以极小压差实现精密稳压，两者协同使系统效率更接近开关稳压器的理论最大值，减少能源浪费。

当然，压差也不是越小越好，过小的压差会使得LDO 稳定性失控。

相关型号：

• ADI LDO LT3073
• 开发板 EVAL-LT3073-AZ

相关资料

• LT3073 数据手册

更多LDO线性稳压器设计方案的信息, 请查看

• 线性稳压器 – 什么是 VIOC（电压输入输出控制）？
• 线性稳压器 – 什么是“输出类型：可编程”？
• 线性稳压器 – 如何实现高精度电流监控？
• 线性稳压器 – 如何实现快速启动电路？
• 线性稳压器 – 如何实现多颗并联？
• 线性稳压器 – 带 VIOC 功能的 LDO与开关稳压器配对组合

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作者：Pete Bartolik

关键词：负电压轨，PMIC，电源管理

大多数现代电子设备都采用简单的正电源供电，例如 3.3 V 或 5 V。然而，许多现代应用要求全摆幅双极性信号、平衡偏置或特定的模拟性能，这可能导致设计人员进入不太熟悉的负电压轨领域。

大多数集成电路 (IC) —— 微控制器、处理器、数字传感器和存储器——均采用单电源供电。像 Arduino 这样的开发板几乎完全依赖正电源。电源管理 IC (PMIC) 的设计目标通常用于从单一电池或适配器输入生成多路正电源轨。

这可能导致设计人员将负电压视为电子技术领域的早期产物。然而，负电压在许多模拟和混合信号应用中仍然至关重要，包括信号调节、仪器仪表、传感器接口、数据转换以及精密运算放大器电路。充分了解什么样的情况下需要使用负电压源轨，以拓宽设计可能性，这有助于避免成本高昂的设计疏漏。

有些特定设计需要负电压轨才能正常、高效地工作：

• 传感器信号调节电路：采用运算放大器配置，通常需要负电源轨，以允许信号摆幅低于地电位。
• 传统通信接口：如 RS-232，需要同时提供正负电压以确保逻辑电平信号的正确传输。
• 音频和仪表放大器：常采用双极性电源供电，以提升动态余量、降低失真度并增强线性度。
• 现代 MEMS 传感器和光电二极管：可能需要一个小的负偏置电压以实现最优精度和性能。

成功设计的关键

一些设计人员可能认为负电压仅用于老旧或高压系统，但当今许多设计中的精密传感器、放大器和偏置电路都需要合适的负电源——通常仅需几伏——才能实现最优性能。

在空间和功耗受限的混合信号系统中，从单一正电源轨生成洁净、高效的负电压的能力，对设计是否成功至关重要。

一个常见的误解是，生成负电压总是需要体积庞大的变压器或复杂的双电源供电系统。事实上，如电荷泵和反相稳压器等现代集成电路 (IC)，使得从单一正电源生成负电源变得更加简单，即使在紧凑的低功耗设计中也是如此。

一个常见的错误是，将地视为所有电路的绝对零电压参考点。在分立式或双极性电源中，“地”仅仅是正负电压（例如 ±15 V）的中间点，而非一个固定的全局零电压点。然而，在分立式系统中，每个电路可能都有自己的参考地，如果将这些地都连接在一起可能会导致设计错误。

另一个设计陷阱在于假设“地”在整个电路中始终具有相同含义。地仅仅是一个参考点，其含义会因电源的供电配置或隔离边界而有所不同。这种误解可能在模拟设计中引发问题，因为如果电压参考未与电路的实际地正确对齐，运算放大器或传感器可能无法按预期工作。在分立式或双极性电源系统中，将地视为通用 0 V 可能会导致信号错误、噪声问题，甚至造成硬件故障。

对负电源轨缺乏了解可能导致忽视关键的布局考虑事项，例如正确的回流路径、有效的去耦和噪声隔离。这可能导致系统不稳定或模拟性能下降。例如，当同时存在正负电源时，正确的回流路径会变得更加复杂——地不再是最低电位点，而且随意布线可能导致地回路或意外的电流路径。

必须有策略地在正负电源轨上布置去耦电容器，并采用低电感连接，以最大限度地减少电压纹波和瞬态尖峰。在混合信号系统中，噪声隔离也会面临更大的挑战，因为数字开关噪声可能通过共享地或电源平面耦合到敏感的模拟电路中。如果没有进行仔细的电路划分、滤波以及对电流的清晰理解，精密模拟前端的优势可能会因电源相关问题引起的不稳定、噪声或漂移而丧失殆尽。

及早识别这些难题有助于避免信号削波、动态范围不足以及后续设计修改，从而拓宽设计可能性。此外，还有助于防止成本高昂的疏漏问题。

从单一正电源轨生成负电压时，设计人员可根据系统复杂度、输出电流大小及效率要求，在从多种成熟的方案中选择。Analog Devices, Inc. (ADI) 提供了一系列解决方案，从简单的电荷泵到高性能开关稳压器，应有尽有，能为经验水平不同的设计人员简化负电压生成过程。

电荷泵调节器

对于空间有限的设计，需要一个较小的负电源轨，例如运算放大器的偏置或传感器信号参考基准，LTC1983 低压差电荷泵仅需三个外部电容器（图 1）。

LTC1983 通过反转正输入的极性来生成一个精准调节负电压，使其非常适合为需要最高 100 mA 电流的低电流模拟电源轨供电。该器件适合低功耗应用，例如运算放大器偏置、传感器偏移调节或空间受限系统中的小型模拟负载。该器件不需要电感器，因此实现了更加简单的布局，但这是以牺牲灵活性、效率和输出噪声性能为代价的。

为了实现更高的灵活性和更高的效率，可采用更强大的 LTC3265 器件，这是一款双输出电荷泵，能够从单一电源生成正负可调电压轨（图 2）。该器件采用了集成低噪声 LDO 稳压器，可提供高达 ±100 mA 的输出电流且精度高、纹波低，使其非常适合混合信号设计、精密仪器和工业传感器接口应用。

相比 LTC1983，LTC3265 在扩展性能、噪声管理以及与高要求模拟子系统集成方面具有显著优势，因此对于需要洁净电源轨和必须确保可靠的应用来说，后者是更优选择。

降压升压转换器

当需要更高的输出电流或更高的效率时，反相降压升压转换器就是一种高效可靠的解决方案。这种电路将输入电压反相并调节为负输出，且通常具有宽输入/输出范围和优异的效率。ADI 的 LTC3863 是一款坚固耐用型反相控制器，能够生成最低 -150 V 的负输出电压，使其非常适合工业和通信系统。

LT8624S 是一款无噪声转换开关，可配置为反相模式，以提供高效率负电源轨并实现超低电磁干扰 (EMI)，这使其特别适用于对噪声敏感的模拟电路领域。

ADP5076 是又一款专为双极性运算放大器或传感器偏置需求而设计的解决方案。该器件是双输出开关稳压器，可从单一输入同时生成正负电源轨（例如 +12 V 和 -12 V）。

生成隔离式负电压

需要与地隔离以确保安全、抗噪或需要功能性隔离的应用，例如工业输入/输出 (I/O)、医疗仪器或汽车系统等，都需要生成隔离式负电压。基于变压器的 DC-DC 转换器，通常采用反激（图 3）或推挽拓扑结构，实现了跨隔离屏障传输电能，并生成一个与输入侧电气隔离的负电压。

LT3758 是一款高性能 DC/DC 控制器，专为升压、SEPIC（单端初级电感转换器）、反激和反相拓扑结构设计。该器件可以配置为使用反激变压器生成隔离式负电源轨，并提供最高可达 100 V 的可调负输出电压。虽然不需要光耦合器，但在这种情况下，该器件会产生一个未经调节的负电压。在输出端增加一个负输入 LDO 稳压器，即可实现精准调节的负电压。

在多电源轨应用中，当电路板空间有限且灵活性至关重要时，设计人员可能会选择 ADI LT8471，这是一款多功能双通道控制器，允许每个通道独立配置为升压、降压升压、SEPIC 或反激模式。这样，输出电压就能实现包括正电压和负电压在内的多种组合。例如，一个通道输出 +12 V，另一个通道输出 -12 V；或者一个通道可以配置为升压至 +24 V，另一个通道配置为 -5 V 隔离式反激模式。这让设计人员能够减少电路板空间和物料清单。

对于某些应用，尤其是驱动功率 MOSFET 的应用，需要采用负栅极驱动电压来实现安全、高效的开关动作。ADuM4120 是一款隔离式栅极驱动器，支持在栅源端施加负电压，因此特别适用于高压侧开关或半桥电路设计（图 4）。

当产品上市时间和电路板空间是首要考虑事项时，设计人员可通过 ADI µModule 稳压器简化负电源轨设计。LTM4655 是一款全集成反激式降压升压 µModule 稳压器，提供两个完全独立的输出通道，可配置为可精准调节的负输出或正输出。

结语

物联网 (IoT) 设备、工业传感器、精密仪器，甚至医疗设备，都需要同时支持正负电压供电，这种情况并不少见。通过选择合适的拓扑结构——无论是为了简化设计的电荷泵，还是为了提高效率的开关电路，设计人员以在现代系统中集成负电压，而不会显著增加复杂性。ADI 丰富的产品组合及参考设计能助力工程师跳过试错阶段，直面设计。

小编的话：

正如文章所述，掌握负电压轨设计能将我们从“正电压单极思维”中解放，大幅降低后期设计变更风险，并在成本控制与性能天花板之间找到最优解。好的负电压轨设计是工程师从实现基本供电功能，迈向提供高性能、高可靠性、高性价比电源解决方案的关键一步。它不仅是解决特定电路需求的工具，更是避免项目返工、控制整体风险、并最终提升产品竞争力的重要设计能力。您对负电压轨设计有哪些好的经验，或者正在遇到哪些问题？欢迎留言，和DigiKey的朋友们一起分享交流！

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关键词：片式天线，5G，GNSS

TE Connectivity (TE) Splatch 5G/LTE 蜂窝宽带片式天线是表面贴装全向嵌入式天线，支持 5G FR1 和 LTE 使用频率，以非常低矮的小封装尺寸提供了全球、全频段宽带覆盖。这些天线设计用于直接通过回流焊安装到印刷电路板 (PCB) 上，以适应大批量应用，并使用地线技术来提高受到附近干扰源干扰时的性能。这些 Splatch 天线效率高、成本低和适应性强（宽带操作提供了灵活性和可选性），因此非常适合许多需要稳定连接的物联网 (IoT) 应用。

TE Connectivity (TE) 的 L1/L5 微型 Splatch GNSS 片式天线以小巧的外形提供了 L1 和 L5 频带覆盖，具有较高能效和有竞争力的性能。L1/L5 微型 Splatch GNSS 片式天线是一种表面贴装 PCB 天线，可在 GPS、伽利略、北斗、NavIC 和 QZSS 系统使用的 L1/E1/B1 和 L5/E5/B2A 频段运行。这种外形低矮（1 mm）、尺寸超小（14 mm x 10.75 mm）的天线适用于 PCB 表面积有限的物联网应用。该片式天线旨在用于直接回流焊安装到 PCB 上以适应大批量应用，并使用地线技术来提高受到附近干扰源干扰时的性能。

产品特性

• 旨在直接回流焊安装到 PCB 上，适合大批量应用
• 使用地线技术来提高附近干扰源干扰时的性能

适用范围

• 物联网应用
• 家居自动化
• 资产追踪
• 远程信息处理
• 汽车
• 通信系统
• 智慧城市
• 车对车通信
• 定位
• 智慧农业

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关键词：传感器，边缘计算，物联网

全球制造业正加速走向工业4.0新时代，联网的生产与控制流程在复杂的机械环境中逐步成为现实。在这一变革中，智能传感器扮演着至关重要的角色，成为连接物理世界与数字系统的关键桥梁。通过智能传感器与边缘计算的深度融合，实现实时数据分析响应延迟低至亚秒级、提升系统整体效率达 40%、保障数据隐私，让物联网进一步实时化与智能化。

最新的市场趋势报告，概述了智能传感器和边缘处理的基础知识与应用场景，并提供行业数据与未来动态洞察，同时附上精选产品推荐，助力您在物联网、智能制造设备开发上更加得心应手。

边缘处理算法賦能智能传感器升級

智能传感器集成了微处理器，能够实现数据采集、处理与通信能力。相比传统传感器，智能传感器可通过软件实现高精度数据采集，成本更低，而且拥有一定的自动化编程能力，功能多样，适应性强。通过融合优化的边缘处理算法，智能传感器的能力更强大。例如，微处理器（如 ARM Cortex-M 系列）可运行DNN降噪算法，在高达 90dB 噪声环境下将语音识别准确率提升至 92%，而且还能够自适应学习，例如工业振动传感器可基于设备历史数据动态优化故障阈值，实现在线学习。

智能传感器应用广泛，特别是工业领域。工业4.0的核心基础是智能化工厂。智能传感器可实现人机实时互联互通，信息交流突破工厂边界，延伸至边缘计算与云端平台，让生产流程变得更加透明、高效，更具经济效益。此外，智能传感器也应用在汽车领域，负责采集并解析车辆周边环境信息，支持自动泊车、智能导航等功能。医疗领域方面的智能传感器则可实时监测心率、血压、血糖等生命体征，并将数据传输至医生端，成为精准诊断与治疗的辅助工具。智能电网也需要利用智能传感器，直接采集温度、压力、流量等关键参数，支持在线监控与智能分析，全面提升电网的安全性、效率与韧性。

智能传感器需求持續上升

智能传感器成为推动智能制造、物联网等领域发展的核心力量之一。数据显示，全球智能传感器市场规模从2023年开始预期到2032年会逐年上升。中国方面的数据也有相同的倾向，智能传感器行业发展前景预测将会从2025年至2030年保持上升的趋势。与智能传感器相关的边缘计算全球市场规模也是呈上升势态，特别是中国市场，相关行业的市场规模从2020年只有91亿元，预测将会在2030年大幅提升至接近2,500亿元。此外，全球智能制造行业市场规模，在2020至2024的四年间增长了接近1千亿美元。这些数据都在揭示智能化转型的全球趋势，可见智能传感器将会成为必不可少的组件，并成为推动产业升级与数字化转型的重要支撑。

技术融合驱动下一代智能突破

展望未来，技术融合将会成为下一代突破的关键。量子传感与通信融合，将可以提升卫星通信稳定性，解决在极端环境下传统通信带来的信号丢失问题。结合MEMS传感器与低功耗AI芯片，则可以实现边缘侧的实时数据处理，在工业自动化或自动驾驶应用上满足高精度的需求。还有视觉、触觉、力觉等多种传感器数据融合技术，将会成为人形机器人升级的核心技术之一，实现在复杂环境中的交互能力。工业物联网方面，无线传感器网络（WSN）的能效优化影响着系统可靠性与部署成本，LoRaWAN与Zigbee 3.0技术，通过休眠调度机制和覆盖增强策略，在能源受限的工业环境中，有效延长网络生命周期，同时提升数据传输效率，加速工业智能化进程。

结语

从智能工厂到智能汽车，从医疗健康到智能电网，智能传感器的应用正不断拓展，成为各行业数字化转型的重要支撑。它不仅能够提升效率，更通过与边缘计算的深度融合，实现了实时响应、智能分析与数据隐私保护，为智能化演进奠定坚实基础。未来，随着更多技术融合的出现，进一步释放潜力，推动人形机器人、工业自动化、智慧城市等前沿领域的发展，将世界推向高度智能化。

欢迎点击观看完整报告，了解更多关于智能传感器如何引领未来智能化变革，助您掌握市场热点，洞察行业先机，抢占未来发展优势。如您对于这个主题或这个市场趋势报告有什么想法或疑问？欢迎到DigiKey技术论坛指定专帖留言，一起讨论吧！

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关键词: 电容器

为什么这几类电容器很难找替代品？

一些电容器往往需要找替代品。工程师在推进工作时，常面临按期完成功能性印刷电路板（pcb）设计的压力，但（电容器供应短缺）这一问题可能会对设计进度造成影响。

电容器类型	常见用途	难寻原因
10 微法（µF）25 伏（V）X7R 材质多层陶瓷电容器（MLCC，0805 封装）	1. 去耦 2. 电源滤波	移动设备和汽车领域对多层陶瓷电容器（MLCC）的需求旺盛
高压多层陶瓷电容器（MLCC，电压＞100 伏）	1. 电动汽车（EV） 2. 工业电力系统	产量较低，且供应商数量较少
钽电容器（如KEMET T491 系列）	1. 稳压电源通路 2. 低等效串联电阻（ESR）场景	钽材料采购受限，且出口分类标准更为严格
C0G/ NP0 材质陶瓷电容器	1. 精密定时 2. 射频（RF）应用	公差要求严格，替代品有限；适用于 – 55°C 至 + 125°C 温度范围的产品供应品类较少
车规级多层陶瓷电容器（MLCC，符合 AEC-Q200 标准）	1. 恶劣环境下的可靠性保障	认证周期长，且供应商优先向一级原始设备制造商（Tier 1 OEM）供货

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关键词: 光耦合器

理解光耦合器的电流传输比 CTR

电流传输比（CTR）是光耦合器 选型的另一关键参数，定义为光敏晶体管输出电流与 led 输入电流的比值，通常以百分比表示。

电流传输比（CTR）（%）=（光敏晶体管输出电流 / led 输入电流）× 100

若 CTR 为 100%，意味着 1 毫安的 led 电流可使光敏晶体管产生 1 毫安的集电极电流。

电流传输比（CTR）并非恒定值的原因

CTR 受多种因素影响而变化：

• 温度：高温环境下通常会下降；
• led 电流：低电流时呈非线性；
• 老化：长期使用后光输出会衰减；
• 器件差异：部分元件的 CTR 范围较宽（如 50%-600%）。

例如，PBC-817 型光耦合器的 CTR 范围为 50% 至 600%，具体取决于型号规格和工作条件。

选型时的关键考虑因素

设计人员必须考虑最小保证 CTR，以确保即使在最坏情况下反馈环路仍能正常工作。

若 CTR 因温度漂移、老化或制造差异而降至过低水平，光敏晶体管可能无法提供足够电流驱动 PWM 控制器的补偿引脚（COMP），导致电压调节不良甚至系统不稳定。例如，CTR 通常随温度升高而下降，这会降低环路增益，在高温环境下可能导致响应迟缓或失控；同样，led 长期工作在高电流下会降低其效率，减少光输出并削弱反馈信号。

另一个关键因素是线性度。光耦合器必须工作在其线性区，以确保反馈行为可预测。若 led 电流使光敏晶体管进入非线性区 —— 即输入的微小变化导致输出的不成比例变化 —— 反馈信号会失真，这会增加补偿网络的设计难度，并可能导致电压调节不稳定或不准确。

通过仔细考虑这些因素，设计人员可确保基于光耦合器的反馈环路在产品整个工作寿命和环境条件下保持稳健、准确和稳定。对于反馈应用，更窄的 CTR 容差（如 100%-200%）更为理想，可维持一致的环路增益和可预测的工作性能。

示例元件：EL3H7 (B)(TA)-VG（光隔离器 3.75 千伏 单通道 晶体管输出 4 引脚 SSOP 封装）相关图表显示了温度漂移对 CTR 的影响：CTR 随正向电流变化，正向电流较小时，CTR 随温度下降更为显著；正向电流较大时，CTR 稳定性更高，但仍会出现峰值后下降的趋势。

更多如何正确对光耦合器进行偏置 —— 包括 led 电流、电流传输比（CTR）和光敏晶体管配置，可參考:

理解光耦合器偏置，实现稳定的隔离式开关电源（SMPS）反馈 

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关键词：5G，模块,开发板

5G网络是第五代移动通信技术，具有高传输速度、低延迟、大规模连接和高可靠性等特点。它的应用涵盖消费电子、工业自动化、智能城市、医疗保健等多个领域，并推动数字经济的发展。

5G网络的应用场景相当多样，像是增强型移动宽带（eMBB）可支持高数据速率和大流量需求，可应用于流媒体与娱乐，包括4K/8K超高分辨率视频直播、云游戏。此外，也可应用于虚拟现实（VR）与扩增现实（AR），可提升沉浸式体验，应用于教育、娱乐、设计等。在智能家居应用中，也可高效连接智能家居设备，如智能电视和安全监控系统。

5G网络还可提供超可靠低延迟通信（uRLLC），可实现毫秒级延迟，支持关键任务应用，可应用于自动驾驶，实现车辆间通信（V2X），提高交通安全和效率。此外，也可应用于远程医疗，进行实时手术、远程监控设备。另一方面，也可应用于工业自动化，实现工厂机器人协同作业，提升生产力。

5G网络还支持大规模机器型通信（mMTC），可支持大量设备连接，兼具低功耗与高效率，可应用于智能城市的环境监测、智能路灯、垃圾管理，以及农业物联网，利用传感器监测农田环境，提升农业生产效率。在智能物流应用中，可实时跟踪物流车辆和包裹位置。

5G技术还驱动许多的创新应用，像是边缘计算（Edge Computing），5G与边缘计算相结合，可减少数据传输延迟，提升实时数据处理能力，可应用于无人机配送、智能零售、AR导览。在智能制造方面，可实现工厂内设备的无缝连接和智能化管理，应用于生产流程监控、机器人协作、数字孪生。

此外，5G技术可提供沉浸式娱乐，5G支持高带宽低延迟的应用，可提供沉浸式娱乐体验，应用于云游戏、全景VR/AR。5G技术也可应用于车联网（IoV），5G可为车辆与车辆、基础设施和行人之间提供可靠的通信，应用于交通路况信息分享、智能停车、远程车辆控制。

未来5G将朝向6G的发展，以实现Tbps级数据速率、更低的延迟、更高的频谱效率，将可能应用于全息通信、脑机接口、智能地球数据网络。此外，也将结合毫米波（mmWave）技术，提供超高数据传输速率，支持更大的带宽需求，可应用于智能办公、工业IoT。

另一方面，利用网络切片（Network Slicing）技术，可在单一实体网络中创建多个虚拟网络，以支持不同应用的特定需求，像是智能电网、高速列车通信。此外也可朝向能源效率提升发展，开发低功耗的5G基站和设备，支持可持续发展，可应用于智能农业、远程监控。未来也将朝向全球覆盖发展，结合低轨卫星（LEO），实现全球5G覆盖，应用于偏远地区通信、海上运输。

5G的发展也面临着许多挑战，像是基础设施建设成本过高，建设5G基站需要巨大的资本投入，也需要处理频谱分配问题，需要高效管理有限的频谱资源。此外，功率消耗问题也相当重要，由于5G设备功耗较高，因此对能源管理提出挑战。还有安全性和隐私问题，大规模数据传输对网络安全提出了更高要求。

5G网络的快速普及正加速数字经济的发展，未来的发展将更加专注于融合人工智能、物联网和边缘计算等技术，推动智能社会的实现。

构建5G系统所需的常见元器件

5G器件是构建5G通信网络和设备的基础硬件，负责支持高速传输、低延迟和高可靠性的数据连接，构建5G系统需要相当多的器件。像是射频（RF）器件主要负责信号的发射和接收，包括调制、解调和增强信号，主要器件包括功率放大器（PA），用于增强信号强度，适合长距离传输，以及低噪声放大器（LNA），用于放大接收信号，降低噪声影响。射频开关则用于在发射和接收模式间切换。滤波器则用于消除干扰信号，保留目标频率范围。这些射频器件主要应用于基站、手机和物联网设备中的射频链路。

5G系统中的天线模块主要负责信号的发射和接收，是5G设备与外部网络通信的关键部件。常见的天线模块有MIMO天线，可支持多输入多输出，提升数据传输速率和可靠性；毫米波天线则用于高频毫米波信号，实现更高速的数据传输；波束成形天线则可提高信号的方向性，减少干扰。天线模块可应用于智能手机、路由器、基站。

5G调制解调器（Modem）则是用于将数字数据转换为无线信号，并将接收的信号解码为数据。主要器件像是高通X65调制解调器，可支持Sub-6GHz和毫米波，提供高达10Gbps的速度，MediaTek T700则可用于嵌入式设备，支持高效能和低功耗，可应用于智能手机、笔记本电脑、物联网设备。

基频处理器则是负责数据的调制、编码和多路多任务处理。主要器件包括专用IC（ASIC）用于高效处理数据传输任务，现场可编程逻辑栅阵列（fpga）则可灵活支持不同的5G通信协议和标准，可应用于5G基站、核心网络设备。

此外，像是振荡器（Oscillator）用于提供稳定的时钟信号，用于同步通信设备。主要器件包括TCXO（温度补偿晶体振荡器）适用于移动设备，OCXO（恒温晶体振荡器）适用于高精度基站，可应用于手机、物联网模块、基站。

功率管理器件则是用于管理设备的能源分配，确保高效能和低功耗。主要器件包括DC-DC转换器，可高效转换输入电压，为核心器件供电。LDO（低压差稳压器）则为稳定敏感的射频（RF）电路供电，可应用于5G手机、基站。

处理器（CPU/GPU/AI芯片）则提供数据计算和处理能力，支持5G网络上的高效应用。主要器件包括高通Snapdragon系列，可集成5G和AI处理功能。NVIDIA Jetson系列则可支持5G和边缘AI计算，可应用于自动驾驶、智能城市、工业物联网。

内存与存储器件则可提供暂存和数据存储功能，支持高传输量数据处理。主要器件包括LPDDR5内存可支持高速计算，UFS 3.1内存则用于高效率存取数据，可应用于智能手机、5G基站。

电源模块则负责提供稳定电源，确保5G设备长期稳定运行。主要器件包括高效电源模块，可支持基站和高功耗设备的供电需求，可应用于5G基站、数据中心。

毫米波器件则可支持高频毫米波信号的发射和接收。主要器件包括相位检测器（Phase Shifter）用于控制波束方向，毫米波IC用于毫米波频段的信号处理，可应用于高速宽带、AR/VR应用。

在设计5G设备时，需考虑目标应用的需求，如频段支持、功率消耗限制、处理性能和成本，以选择合适的器件。这些器件共同构成了完整的5G解决方案，实现了高速、稳定和可靠的通信能力。

采用5G模块可加快5G系统的开发速度

为加快5G系统的开发速度，通常会直接采用5G模块，这是支持5G无线网络的硬件，通常集成在物联网、工业设备、智能手机和边缘计算设备中，用于实现高速、低延迟的数据传输。以下是一些常见的5G模块及其特性。

1. Quectel模块

Quectel 的RG500Q系列可支持Sub-6GHz频段，支持5G NSA（非独立）和SA（独立）架构，并可支持多模网络（5G/4G/3G），可应用于工业自动化、智能城市、无人机与具有高速传输需求的IoT设备。RM500Q系列则可支持Sub-6GHz和毫米波频段，提供M.2和LGA封装选项，可应用于车联网、智能家居、工业物联网。

2. Thales（Cinterion）模块

Thales（Cinterion）的TX62系列 可支持Sub-6GHz频段，提供强大的安全功能（如eSIM支持），可应用于安全敏感的物联网设备，如支付终端、医疗设备。TX64系列则可支持全球5G频段，包括毫米波，提供高效数据处理，可应用于车联网（V2X）、智能交通。

3. Sierra Wireless模块

Sierra Wireless 模块中的EM9191 可支持Sub-6GHz和毫米波频段，提供丰富的I/O接口选项，可应用于工业应用、企业网络、公共安全。EM7690可支持5G NR和LTE-A，提供内建的远程管理功能，可应用于智能家居、边缘设备。

在选择合适的5G模块时需考虑频段支持，确认是否支持目标市场的5G频段，以及网络架构是否支持NSA和SA。此外，还有接口需求，支持的USB、UART、PCIe等接口是否符合应用需求，以及是否需要GNSS、eSIM或毫米波支持，并考虑在功耗和尺寸上，低功耗或小型模块对特定应用的影响。上述的模块各有特长，适用于不同的5G应用场景，开发者应根据实际需求进行选择。

用于开发和测试5G应用的网络开发板

5G网络开发板是一种专门用于开发和测试5G应用的硬件平台。这些开发板整合了5G调制解调器、处理器和相关模块，支持开发者进行快速原型设计和测试。以下是几款常见的5G网络开发板。

1. Quectel RG500Q-EA开发板

Quectel RG500Q-EA开发板使用 Quectel RG500Q 5G模块，支持Sub-6GHz频段，搭载四核ARM Cortex-A53处理器，支持NSA（非独立）和SA（独立）架构，可支持高达2Gbps的下载速度和1Gbps的上传速度，并提供丰富的I/O接口（USB、UART、GPIO等），适用于物联网、智能城市、工业自动化。在开发上提供SDK和驱动程序，适合与嵌入式系统整合。

2. Raspberry Pi 5G HAT

Raspberry Pi 5G HAT可与Raspberry Pi单板计算机配合使用，搭载基于Quectel或SIMCom 5G模块的HAT（硬件附加板），支持5G NSA和SA网络，提供M.2接口，兼容不同的5G模块，适用于教育与科学研究、小型IoT应用。开发上支持开源工具和示例代码，适合开发者快速上手。

品牌	代表型号	支持频段	网络技术	典型应用	特色	市场定位
Quectel	RG500Q/ RG520N	Sub-6GHz、毫米波	5G SA/ TX62NSA、LTE、WCDMA	车联网、工业物联网、智能城市	高性价比、多功能，支持全球市场	汽车级、工业级
Thales (Cinterion)	TX62	Sub-6GHz	5G SA/NSA、LTE	安全应用、医疗设备、支付系统	集成高阶加密、安全启动和eSIM	高安全性需求的医疗和金融应用
Sierra Wireless	EM9191	Sub-6GHz	5G SA/NSA、LTE、3G	车联网、工业物联网、边缘计算	支持加密功能，兼容Open RAN	高性能应用，如智能物流和车联网

结语

5G网络的快速发展正推动数字时代迈向全新高度，其高速度、低延迟和大规模连接的特性为创新应用提供了坚实基础。针对5G网络应用的开发工具与解决方案，如模块、开发板、软件开发工具套件和测试工具，已经形成一个多元化且完整的生态系统，帮助开发者高效地应对技术挑战。

未来，随着人工智能、边缘计算和物联网技术的进一步融合，5G将为智能城市、工业物联网、远程医疗和车联网等领域带来更多突破性进展。对于开发者而言，抓住这一波技术浪潮，灵活运用各类开发工具和解决方案，将是实现创新应用并引领市场的关键。

除了这篇蜂窝网络应用的技术发展与解决方案介绍之外，我们先前也介绍了无线通信技术的选择技巧、开发无线通信系统所面临的设计挑战，以及无线通信产品解决方案，将可提供您开发无线通信系统时参考。您也可以到DigiKey网页来进一步了解无线通信相关的专业技术与解决方案。

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小编的话：

元器件是构建系统性能的基石，开发工具则是保障效率与可靠的加速器。掌握5G系统开发的这些要素，可以降低开发难度与风险、大幅缩短开发周期、实现精准高效的系统定制与部署。这些要素的价值也在于构建一个从微观到宏观的完整能力体系。您是否有采用过文章中推荐的这些设计资源？您对高效设计5G系统有哪些经验或疑问？欢迎留言，和DigiKey的朋友们一起分享交流！

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