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关键词: 晶体管, 工作原理

问：预偏置晶体管：节省印刷电路板空间并减少物料清单数量

什么是预偏置（ pre-biased ）晶体管？

预偏置晶体管是在制造过程中集成了偏置电阻的晶体管。这种设计具有成本效益，集成的元件节省了印刷电路板（pcb）的成本，并减少了物料清单（BOM）中的项目数量。一个典型的产品是 Diodes 的 DDTD113ZC-7-F NPN 晶体管，采用 SOT – 23 – 3 封装，如图 1 所示。这种预偏置晶体管包括一个 1 千欧的串联限流电阻，以及一个与基极 – 发射极结并联的 10 千欧关断电阻。

预偏置晶体管在电路中如何使用？

预偏置晶体管设计用于与微控制器等数字逻辑直接连接，从而无需额外的辅助电阻。这样可以实现紧凑的 pcb 设计，并减少元件数量，因为三个传统元件被集成到了单个封装中。

预偏置晶体管中每个电阻的作用是什么？

典型的预偏置晶体管包含两个内部电阻。按功能可将它们分类如下：

• 串联限流电阻 ：与 led 电路中的串联电阻类似，该串联电阻用于限制基极电流。
• 关断（分流）电阻 ：与晶体管基极 – 发射极结并联的这个电阻有助于晶体管关断。当输入串联电阻断开时，例如微控制器 I/O 在启动时设置为高阻抗或处于超低功耗（ULP）模式时，它提供一个泄漏路径，使基极保持在零伏。这个关断电阻还有助于降低ICE（集电极 – 发射极）间的泄漏电流。

市场上有多种预偏置的 NPN 和 PNP 晶体管可供选择。设计人员可以选择具有最合适的串联电阻和关断电阻的产品，以匹配其应用需求。

数字（开关）电路中强制 β 操作的必备晶体管理论

晶体管的特性之一是其直流电流增益（β），它被定义为集电极电流与基极电流之比。对于在其线性区域工作的晶体管，这是模拟设计中的一个重要指标。

在数字（开关）设计中应避免线性操作。相反，我们将重点关注强制 β。通过这种设计技术，我们有意使晶体管过驱动，以确保其完全饱和，从而特意避开线性区域。作为初步估计，我们假设强制 β 为 10，但要注意，强制 β 明显低于线性 β。

预偏置晶体管电路的电路分析

图 2 展示了Diodes DDTD113ZC – 7 – F 的电路分析。该晶体管的 R1 值为 1 千欧，R2 值为 10 千欧，并且具有高增益。

在这个应用中，晶体管由 3.3 伏直流逻辑信号驱动：

• R1 串联电阻将输入电流限制在 2.7 毫安。这是一个相对较低的驱动电平，大多数微控制器都能轻松提供。然而，正如在下一个技术小贴士中所探讨的，这个值可能仍然过高。
• 关断电阻消耗一小部分输入电流。根据所选预偏置晶体管的 R1 与 R2 的比率，这对电路计算可能重要，也可能不重要。
• 基极电流计算为输入电流减去关断电阻电流。
• 假设处于强制 β 条件下，最大集电极电流计算为基极电流的十倍。请注意，这是一个保守估计，用于确保晶体管进入饱和状态。您可以通过测试设计中的极端情况来改善这种情况。

技术小贴士： 典型的微控制器有两个电流规格，包括每个引脚的规格和所有引脚电流的总和。例如，瑞萨电子 Renesas 的 R7FA4M1AB3CFM#AA0，用于最新的 Arduino UNO R4 开发板。大多数端口能够吸收和输出 4 毫安电流，少数引脚能够承受 20 毫安电流，但所有输出引脚的总电流限制为 60 毫安。因此，需要进行仔细的电路分析，以确保不超出产品的限制。

请注意，这里展示的 Diodes 的 DDTD113ZC-7-F 预偏置晶体管因其 R1 电阻值较低而被选用。对于低电流微控制器，具有较高输入电阻的晶体管可能是更好的匹配。

务必逐个案例（逐个负载）进行评估。

预偏置晶体管的速度有多快？

晶体管的开启和关断速度由负载特性、米勒电容和饱和深度等因素决定。以下是一些与本工程简述直接相关的设计考虑因素：

• 深度饱和的晶体管关断速度会很慢。根据定义，强制 β 偏置会使晶体管深度饱和，以避开线性区域。这是一个重要的考虑因素，因为在载流子从其硅结构中清除之前，晶体管不会关断。
• 基极电流取决于微控制器的 I/O 电压以及预偏置晶体管的 R1 / R2 比率。饱和深度也取决于负载。例如，当负载接近 26 毫安的限制时，所示电路的速度比轻载 5 毫安时更快。换句话说，要仔细选择预偏置晶体管以匹配负载，避免过度饱和。
• 与微控制器的直接连接排除了施加负脉冲以提高关断速度的可能性。此外，由于没有暴露的基极连接，无法实现诸如贝克钳位等加速电路。

综合来看，这些设计限制表明预偏置晶体管以中等速度运行。然而，有许多不同的负载和电平转换应用可以从预偏置晶体管中受益。在所有情况下，设计人员都应选择最合适的预偏置晶体管，以使微控制器与负载实现最佳匹配。

技术小贴士： 请记住，传统上匹配过程是通过选择合适的电阻来完成的。现在，设计人员必须选择具有适合手头任务的内部电阻的预偏置晶体管。例如，R1 为 4.7 千欧甚至 10 千欧的晶体管可能更适合您的设计。

最后

预偏置晶体管是一种方便的方法，可以减小 pcb 尺寸并减少设计中使用的元件总数。务必通过选择具有适当内部电阻的预偏置晶体管，使微控制器与负载相匹配。

更多相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 认识 BC107、BC547 和 BC847 通用晶体管
• 并联双极型晶体管
• 寻找 NTE123、NTE123A 和 NTE123AP 晶体管的替代品
• 我应该在套装物料中保留哪些通用晶体管？
• 晶体管 – IGBT 的特点与工作原理 
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关键词：单片机，IoT，嵌入式系统

随着物联网（IoT）、智能制造、机器人控制等行业的发展，嵌入式系统对MCU的要求不断提高，单片机（MCU）更是嵌入式系统领域的重要组成部分，其中，Microchip 的AVR® MCU 自第一代ATtiny和ATmega系列推出以来, 以其高效的处理能力、低功耗特性和丰富的外设集成，广泛应用于工业、汽车、家电、智能设备等多个领域。在持续优化和升级，更形成了当前的AVR Dx和Ex系列，提供更强的计算能力、更高的安全性以及更广泛的应用场景。

这一集，Microchip的专家会为我们将详细探讨AVR MCU的历史演变、技术特点、命名规则、独立于内核的外设（CIP）、关键系列产品、行业应用、开发工具以及未来发展趋势。

嘉宾介绍

赵东锋（James Zhao）现于Microchip Technology Inc.（美国微芯科技公司）上海分公司任市场推广经理。他于2017年加入Microchip，在嵌入式产品行业有23年的工作经验。在此之前，他曾在爱特梅尔（Atmel）、 施耐德电气（Schnedier）及中国航空无线电电子研究所从事产品研发及推广工作。 赵东锋在嵌入式产品应用研发和单片机产品推广方面经验丰富，目前在Microchip负责8位单片机产品的营销。 赵东锋毕业于北京信息科技大学和华东师范大学，分别获得机械电子工程学士学位和工商管理硕士学位。

现代AVR系列

megaAVR和tinyAVR是ATmega和ATtiny的升级版，提升了低功耗特性，适用于IoT、工业和消费电子。

最新的AVR Dx和Ex系列整合了更多功能：

• AVR DA系列：针对实时控制和电容触摸应用优化，用于实时控制、连接和人机界面（HMI）应用的功能安全就绪微控制器系列。
• AVR DU系列：集成USB 2.0，增强数据通信能力。
• AVR EB系列：专为电机控制优化，适用于汽车和工业设备。
• AVR DD、AVR DB和AVR EA MCU系列: 高级模拟功能，多电压I/O（MVIO），通过集成模拟和自定义逻辑，实现跨电源域的无缝通信，适用于混合电压系统。

如何选择合适产品:

系列	主要特点
AVR DA	大容量存储器和可互连的核心独立外设 (CIPs)，适用于复杂的单芯片控制应用。
AVR DB	集成电平转换器和三个高度可配置的运算放大器，适用于工业、家电、汽车和物联网应用中的实时控制。
AVR DD	低功耗性能，拥有世界一流的CIPs选择和智能模拟产品组合，适用于创新设计。
AVR DU	高达64 KB闪存、24 MHz速度、实时控制、增强的USB功能和先进的CIPs，适用于现代嵌入式系统设计。
AVR EA	强大的AVR CPU，集成模拟和CIPs，适用于具有内置灵活性和较低系统成本的紧凑设计。
AVR EB	强大的CIPs与高效的AVR CPU核心相结合，驱动高度精确的系统并优化性能。

独立于内核的外设（CIP）

CIP（Core Independent Peripherals）技术允许外设独立运行，无需占用CPU资源，极大地提高了系统效率。其优势包括：

• 减少软件开发复杂度：硬件自动完成部分任务。
• 降低功耗：减少CPU干预，提高能效。
• 提高系统响应速度：实现更快的事件处理。

AVR器件应用案例:

• 智能管家: 监测设备状态，优化功耗，提供智能控制。

• 通信桥接：作为协议转换器，在不同通信标准间传输数据。

• 替代固定功能设备：提供更灵活、更具成本效益的解决方案。

功能安全领域的应用

AVR MCU在功能安全(FuSa)领域发挥关键作用，包括：

• 家用电器(燃气灶、暖通空调)：提供精准监控，提高安全性。
• 汽车照明与电池管理：确保电源管理的可靠性。
• 电容式触摸传感器：用于智能设备的人机交互。

AVR MCU的开发工具支持

Microchip提供了完整的开发工具生态系统，包括：

• MPLAB® X IDE：统一的开发环境，支持旧款与新款AVR系列。
• MPLAB® 统一代码配置器（MCC）Melody：图形化配置工具，自动生成生产级代码。
• Curiosity Nano和Explorer开发板：提供快速原型开发平台。

Microchip Try (try.microchip.com）是一个新的在线平台，旨在为用户提供实时演示和定制化体验。用户可以在这里尝试各种演示项目，并提供宝贵的反馈。这个平台正在测试阶段，希望用户能够积极参与并分享他们的意见和建议。

结语

AVR单片机凭借其卓越的性能、低功耗和易开发的特点，在嵌入式系统中占据重要地位。从ATtiny和ATmega到最新的AVR Dx/Ex系列，AVR MCU不断演进，满足现代智能应用需求。未来，AVR MCU将继续优化，为嵌入式行业带来更多创新可能。

相关技术文档资源如下：

• Microchip 8-bit PIC AVR微控制器产品
• DigiKey Microchip PIC AVR微控制器产品
• Microchip AVR DA系列微控制器产品
• Microchip AVR DB系列微控制器产品
• Microchip AVR DD系列微控制器产品
• Microchip AVR DU系列微控制器产品
• Microchip AVR EA系列微控制器产品
• Microchip AVR EB系列微控制器产品

更多Microchip产品相关内容，请浏览得捷电子网站：

• Microchip产品

小编的话：

通过本期视频，我们可以看到，最新一代AVR MCU以其高速处理能力、丰富的外设功能、低功耗设计、增强的安全特性、高集成度和易于开发调试等优势，为嵌入式系统设计提供了强大的支持，在智能家居、工业和汽车等领域的应用中，新一代AVR MCU可以帮助开发者加速产品开发周期，保障系统安全，降低总拥有成本，因而提升产品竞争力。您是否已经开始采用最新的AVR MCU进行相关系统方案的开发？您在设计过程中有哪些心得或者疑问？欢迎留言，分享交流！

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中电网年度“中国芯讲师评选”及2024年度《在线座谈》优秀演讲人网络评选已圆满结束。在此，我们衷心感谢广大网友的热情参与和大力支持。对于在“中国芯讲师评选”中脱颖而出的各位讲师，DigiKey致以最热烈的祝贺！他们凭借深厚的专业知识和无私的奉献精神，为中国芯事业的发展注入了强劲动力。

尤为值得一提的是，本次评选活动中，有两位杰出获奖工程师荣幸地来自DigiKey的活动。

展望2025年，我们期待更多业界工程师继续发挥专业优势，为中国芯的崛起贡献更多智慧与力量。同时，我们也诚邀更多优秀人才加入这一行列，共同助力中国半导体产业的蓬勃发展。

优秀中国芯讲师: 李存成

主题: 《PIC®和 AVR®单片机如何在常见应用中尽展所长》

李存成 主任应用工程师 李存成（Cuncheng Li）现于Microchip Technology Inc.（微芯科技公司）上海分公司任8位产品部主任应用工程师。他于2016年加入Microchip，在半导体行业有着17年的工作经验。在此之前，他曾在Atmel任职高级应用工程师岗位。 李存成在嵌入式系统应用方面，有着丰富的研发及应用经验。他目前在Microchip负责嵌入式开发，客户支持与培训等。 李存成于2003年毕业于中北大学，获得电子工程硕士学位。

座谈简介

此座谈有助了解PIC^®和AVR^®单片机（MCU）丰富的功能及其在各种常见应用中的关键作用。本次研讨会将介绍这些8位MCU具有的各种外设，重点讲述传感器管理、功能安全及LIN、CAN和I3C^®等通信协议等应用。我们将探讨这些单片机如何为家用电器、汽车和工业系统等应用赋予智能和功能。了解简化开发的优势，以及8位器件即使在严峻的环境中也能保持强大而稳定的性能。

8位MCU可用作更高级处理器（诸如32位SAM MCU、PIC32 MCU和FPGA）的配套芯片，回放视频内会展示这类应用示例。

通过本次座谈研讨会，能更深入地了解PIC和AVR单片机如何增强您的项目，为各种用例提供可靠的解决方案。

优秀中国芯讲师: 杨先生

主题: 《YAGEO 保护元件的应用方案介绍》

杨先生 技术产品经理 目前担任YAGEO国巨技术产品经理，专注于向客户介绍和推广各类保护元件产品，尤其是过压和过流保护元件。他拥有超过12年的手机工程设计经验，并将这些专业知识运用到保护元件产品的技术推广中，确保能够精确理解客户需求并提供最佳解决方案。在国巨的4年多时间里，他管理了技术专案，协助客户选择最适合的保护元件，并提供全面的技术支持，帮助客户在产品设计中达到高效和可靠的性能表现。他熟悉市场需求，并具备强大的产品开发和应用经验，致力于为客户提供领先的技术解决方案。

座谈简介

本次座谈将深入探讨保护元件的关键选型指南，内容涵盖了四种核心保护元件：TVS（瞬态抑制二极管）、MOV（金属氧化物压敏电阻）、GDT（气体放电管）以及PPTC（自恢复保险丝）。这些元件在电路保护中发挥着至关重要的作用，各自的应用场景和选型要求也各不相同。座谈里将详细讲解这些元件的工作原理、关键参数以及如何根据具体应用需求进行合理选型，确保学员能够将理论知识运用于实际的产品设计和开发中。

此外，本课程还将结合实际应用，提供丰富的行业解决方案，涵盖家电、汽车电子、网络通信、工业控制以及新能源等多个领域。通过实际案例分析，展示如何在这些领域中有效应用保护元件来提高产品的安全性、可靠性和耐用性。课程内容将结合行业前沿技术的发展趋势，帮助学员了解未来的技术走向和市场需求，进一步提升其在产品设计中的创新能力。

更多精彩座谈及研讨会，欢迎关注DigiKey网站活动页面

Microchip的 PIC®和AVR® MCU 相关访谈: 高手带路！玩转8位 MCU 的模拟外设！

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关键词: 电容, 参数, 选料

问：如何根据基本描述找到电容？

我们经常收到基于描述的电容需求，例如 CAP 0805 4.7UF 5% 25V、CAP TH 1UF 50V 10% 或 CAP CER 1PF 0402 1% 6.3V。所有这些看起来晦涩的数字意味着什么，没有电子学学位就无法找到这些元件吗？

当然可以找到。

让我们来分解一下这些指标的含义，以及如何使用它们来找到可订购的零件。

• CAP 只是 “电容 ” 的常用简写，表示你正在寻找的零件类型。你可能还会看到 “RES” 表示电阻器，“IND” 表示电感器等等，但现在我们将重点关注电容。你可能还会看到像‘CER’、‘ALUM’、‘TANT’之类的词。这些表示电容的制造材料，上述所指分别表示陶瓷、铝（电解）和钽。这可以进一步帮助缩小你的搜索范围。
• 0805 是 SMD 电容尺寸代码的一个示例。这些尺寸代码决定了零件的物理尺寸，最常用于陶瓷电容（通常称为 MLCC 或多层陶瓷电容）或钽零件。尺寸代码必须匹配 – 你不能在不重新设计电路板的情况下用 0603 零件替换 0805 零件。常见的尺寸代码包括 0201、0402、0603、0805、1206、1210、2012、2512 等等。当你使用这些组件时，这些尺寸代码将变得自然而然，但一般来说，任何没有其他符号或单位的四位数都是尺寸代码。
• TH 表示该零件是 通孔电容 。通孔电容通常是陶瓷（老式圆盘电容）或铝电解电容，也可以称为 “径向” 或 “轴向” 零件。一般来说，如果通孔电容具有高电容但低电压，它就是铝制的。如果这些数字相反，那就是陶瓷的。
• 1% 、 5% 和 10% ，以及任何其他带有 “%” 符号的数字，都是不同的容差。容差是电容可以偏离其列出的电容值（称为标称电容）的范围，并且仍然被制造商认为在其规格范围内。例如，一个 1000pf（一千皮法）的电容，容差为 ±10%，可以偏离 1000pf 多达 10%。这意味着该零件的实际示例可以在 900pf 到 1100pf 之间，仍然被认为在规格范围内。请注意，没有符号给出的容差值，例如 “10%”，被认为是正负其值。更精确的写法是 ±10%。某些零件，尤其是非常旧的零件，容差的正负侧会有不同的值，例如 +80/-20%。这意味着该零件可以比标称值低 20%，但高 80%。容差值越小越好 – 1% 比 5% 或 10% 更紧密，因此是质量更高的零件。在其他条件相同的情况下，你总是可以使用容差较低的零件来代替容差较高的等效零件。如果你必须使用容差较高的零件，请咨询熟悉你项目的工程师。
• 25V 、 50V 、 6.3V 以及任何其他带有 “V” 的数字都是额定电压。有时也称为工作电压（WV），这是电容在不损坏的情况下能够承受的最大稳态电压水平。例如，一个 50V 的零件可以承受 50V 的连续电压，并且预计可以正常工作。一些电容，特别是薄膜电容，对于交流电压（VAC）和直流电压（VDC）有不同的额定值。确保你查看的是适合你应用的正确电压！电压越高越好。一个 50V 的零件可以毫无问题地承受与 25V 零件相同的电压，并且通常使用寿命更长。在其他条件相同的情况下，你可以自由使用更高电压的零件。除非你确定你的电路具有内置的余量以避免烧毁电容，否则不要使用低电压的零件。
• 4.7uF 、 1uF 和 1pF 都是容值。这是电容最重要的规格，也是将其安装在电路板上的原因。电容可以根据电容的性质有很大的变化，但大多数情况下你会看到诸如 pF、nF、uF（或 μF，如果你的键盘可以产生希腊符号 “mu”），偶尔 mF，或者有时甚至对于超级电容是 F 或更高的值。这些是乘数，或者在这种情况下是除数，意思是皮法、纳法、微法、毫法（有时）或法拉。这些可以以许多不同的方式书写，并且背后有一些数学原理，但在这种情况下，你应该尽量匹配该值。一些项目可能能够使用接近的值，但如果你不知道你的项目是否是其中之一，请尽最大努力匹配该值。

更多相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 电子元器件选型基础-电容
• 薄膜电容概述
• 陶瓷电容概述
• 铝电容概述
• 电容查检表
• 如何根据基本描述找到电容？

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关键词: led, 工作原理, 电源管理

问：led驱动器：如何在恒压和恒流模式之间切换

led驱动器 和 直流电源（测试、基准）可能可以提供恒压（CV） 和恒流（CC） 两种模式，但是怎样确定它处于哪种模式呢？对于可编程的驱动器，这将取决于程序的设置方式，有些可能具有用于确定模式的恒流或恒压调节电位器。

对于非用户可编程或者缺少这些调节电位器的驱动器，模式将根据负载电流自动设置。这些驱动器通常以恒压模式启动，当需要更高的电流时，它们会自动切换为恒流模式。有关这一点，请参见以下驱动器RACD03-350的led驱动器规格书：

在查看图中以蓝色突出显示的零件编号时，你会发现CV 模式 具有固定的恒压15VDC，电流范围是0-300mA。当负载开始牵引超出300mA的电流时，该驱动器将自动默认采用CC 模式 ，即，具有固定的350mA电流，电压范围是3-12VDC。

如果您正在寻找led驱动器产品同时具备这两种功能，您可以在 DigiKey 产品页面的“类型”栏中找到它。
筛选条件会列出 “恒定电流，电压”：

• 规格可能会有所不同，请参考产品特定的规格书。
• 有些型号在进入 CC 模式之前需要在驱动器的输出端提供最高电压。

DigiKey 的相关产品

• 点击此处查看恒流、恒压led驱动器
• 点击此处查看DigiKey所有的led驱动器
• 点击此处查看直流电源（测试、基准）

更多相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 恒流或恒压 led 驱动器：哪种更适合你？
• 更换现有的led驱动器
• led驱动器调光类型 
• 选择正确的led和led驱动器 
• led新设计技巧和驱动器选择浅析 

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关键词：无线通信，电磁波，蜂窝通信

本文是一篇关于无线通信技术的概览，从基本原理、发展历程、常用技术到应用场景等方面进行了全面介绍。文章首先解释了无线通信通过电磁波传递信息的原理，接着回顾了从无线电报到5G的无线通信发展历程。文中还介绍了Wi-Fi、蓝牙等常用无线通信技术及其特点和应用场景，并展望了6G技术的发展。

欢迎来到无线通信技术的精彩世界。你有没有想过，为什么我们可以通过手机随时随地和别人联系？为什么Wi-Fi能让我们在家里、咖啡馆里，甚至机场随时上网？这一切都归功于无线通信技术。今天我们就来一起探讨一下这项技术的背后故事，从它的基本原理到它的广泛应用，一一为你揭晓。

无线通信技术的基本原理

首先我们来简单聊聊无线通信是怎么回事。其实无线通信的核心就是通过电磁波来传递信息。电磁波是什么？你可以把它想象成看不见的“信息载体”，这些波可以在空气中传播，把一端的消息带到另一端。下图显示了在不同波段的电磁波在无线通信中的应用情况。

那么，信息是怎么“搭”上这些电磁波的呢？这就需要调制和解调的技术了。简单来说，发送端把信息“调制”到电磁波上，然后通过空气发送出去，接收端再把信息“解调”出来。就像我们平常听收音机的时候，电台播放的声音就是通过电磁波调制解调后的信息。

上图分别是模拟信号经过调幅以及调频技术调制到载波信号上的示意图。

另外我们都知道，电磁波在传播的时候难免会遇到“噪声”或“干扰”，比如其他信号、电磁干扰等，这些都会影响信息的传输质量。所以，抗干扰能力也是无线通信技术中非常关键的一部分。下图分别显示了噪声或干扰可能对信号波形造成的破坏情况。

无线通信技术的发展历程

无线通信技术的发展可是个漫长又有趣的过程。最早的现代意义上的无线通信来自于19世纪末的意大利人马可尼发明的无线电报。他成功的让信息瞬间跨越大西洋，这标志着无线通信的诞生。之后的几十年技术不断进步，无线电广播成为了全球通信的基础。

接下来人类进入了模拟通信时代，我们通过调制载波把信息传送出去，广播电视和电报系统都依赖这种技术。

然后到了数字通信时代，计算机开始普及，信息的传输方式也发生了变化。数字信号抗干扰能力更强，传输效率也更高，这为互联网和移动通信的大发展奠定了基础。

而移动通信时代的到来，彻底改变了我们的生活。从2G的语音通话，到今天5G的高速数据传输，手机早已不仅仅是通讯工具，它成了我们生活中的“全能助手”。

常用无线通信技术

我们来看下常用的无线通信技术的场景。首先，Wi-Fi可能是大家最熟悉的吧？它让我们可以在家里、办公室，甚至公共场所轻松连接到互联网。Wi-Fi技术也在不断升级的过程中，最新的Wi-Fi 6速度更快，并且能同时连接更多设备，用户体验更加流畅。

蓝牙也是常用的无线技术，尤其是连接耳机、鼠标、键盘等设备。蓝牙的优点是低功耗，设备之间的通信距离通常较短，用在日常小范围的数据传输中。

近年来广泛普及的一个蓝牙应用就是TWS真无线蓝牙耳机，它实现了两个无线耳塞的真正立体声播放。无论是便利的操控和音乐的沉浸感，都带来了更好的用户体验。

在当前的物联网应用中，被广泛应用的还有NB-IoT， LoRa，和Zigbee等无线通信技术。NB-IoT是一种低功耗的、基于LTE网络的物联网通信技术，具有较长的通信距离和较高的带宽，适用于大规模物联网应用。 LoRa是一种长距离、低功耗的无线通信技术，特别适合用于物联网的远程监测和控制应用。 Zigbee是一种低功耗、低带宽的无线通信技术，适用于小规模的家庭自动化和物联网应用。

当然，蜂窝通信是现代移动通信的核心。从2G到5G，手机网络不断进化。5G技术的出现，不仅让网速飞快，还能减少延迟，让我们随时随地享受流畅的上网体验。日常打电话、发短信、看视频、刷社交媒体，都是通过移动网络来实现的。

无线通信在我们工作生活中的应用场景包括智能家居，工业自动化，车联网，远程医疗，环境监控等等。 通过WiFi和蓝牙技术的支持，我们可以用手机控制家里的灯光、空调，甚至是安防系统。在工业自动化中，无线通信更是大显身手。通过物联网和5G技术，工厂里的设备可以实时通信，优化生产流程，提升效率。另外，正在快速发展的车联网应用，可以使得汽车互相通信，可以提高交通安全、减少拥堵，为自动驾驶技术提供支持。

无线通信技术还在不断演进，目前各国都在加速研发6G移动通信技术，6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到6G移动通信，实现全球无缝覆盖。未来的6G网络不仅会比5G更快、更可靠，还能推动移动通信与人工智能、感知、计算等跨领域融合发展。它不再是简单的网络容量和传输速率的突破，它更是为了缩小数字鸿沟，实现万物互联这个“终极目标”向前的关键一步。

在后续的视频中，我们为大家带来当前无线通信的主流方案的SoC，模块，器件的功能介绍和对比，欢迎大家的收看。（不清楚这篇文章是单独作为文章发布还是作为视频配文，因此保留这句话，下面小编的话也相应给了两种对应的开头，请留意按需选择）

小编的话：

通过这篇文章/这个视频，我们对无线通信技术的原理及其漫长发展历程应该有了一个基础的了解。一如我们所见，常用无线通信技术和蜂窝通信等为现代社会带来了巨大便利和价值，推动了社会变革、经济发展和产业升级。未来，随着新一代无线通信技术的不断发展，无线通信技术将在更多领域发挥重要作用。您对无线通信的技术发展和其产业价值有哪些看法？欢迎留言，分享交流！

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关键词：库存分销商，NPI，供应链投资

DigiKey 是全球领先的电子元器件和自动化产品库存分销商，提供品类齐全且可立即发货的产品，日前很高兴地宣布，2024 年在拓展供应商合作伙伴和新产品引进 (NPI) 方面实现了突破。包括 DigiKey 市场和 DigiKey 代发两个核心计划在内共计新增 455 家供应商和 110 多万种创新性产品。

DigiKey 全球业务发展副总裁 Mike Slater 指出：“2024 年是 DigiKey 的投资之年，而推进这一战略的重要一环就是通过创新型供应商引进新产品来开拓市场。去年我们在产品种类和供应商数量方面实现显著的扩展，推动客户数量创下历史新高。我们期待在 2025 年继续为工程师和设计师带来各种行业领先的产品。”

2024 年新增的供应商包括：设计和制造海洋和工业应用高性能传感器的 Amphenol Airmar；高质量通信和功率磁性元件的领导厂商之一的 HALO Electronics；融合射频开关产品组合与机电和固态开关优势、并降低尺寸、重量、功耗和成本的 Menlo Micro；以及销售旨在教育和启发学生及电子技术爱好者的教育和爱好者套件的 Jameco。

2024 年新引进的产品包括：

Würth Elektronik 的 WE-MXGI 系列高性能电感器，该电感器设计采用铁合金材料，可实现高效率和低交流损耗

onsemi 的 NIV3071 4 通道电子保险丝解决方案，该解决方案在一个 5 X 6 mm 的小封装中包含了 4 个独立通道，每个通道能够处理 2.5 A 的感性、容性或阻性负载

Amphenol SSI Technologies 的 通用型液位超声波传感器 (GPLUS)，该传感器兼容 250 多种不同的化学品，同时兼具较高性价比

Knowles 的 DLI 增益均衡器，该均衡器提供了一种尺寸小巧、成本低廉的解决方案，有助于弥补电路设计中损耗较大的问题

STMicroelectronics 的 STM32N6 系列 CPU，这些 CPU 专为高能效的边缘 AI 应用设计，能够为计算机视觉和音频应用提供实时的神经网络推理

Teledyne LeCroy 的 T3DSO3000HD 数字示波器，其中 PROM1 产品线标配触发/解码选项、功率分析软件和 MSO 探头

NXP 的 RW61x Tri-Radio MCU，该 CPU 将 i.MX RT 的性能与 Tri-Radio、Wi-Fi 6 连接功能集于一体，因此成为桥接器、集线器和其他高级物联网产品的理想选择

Midas Displays 的 单色反射式 TFT 显示屏，该显示屏属高能效显示器，旨在用于像阳光直射这样的超亮环境

作为全球电子元件和自动化产品高水平服务分销领域的领导者和持续创新者之一，DigiKey 已做好准备，将在 2025 年继续保持其发展势头。随着 DigiKey 不断推出更多的产品和增加更多的供应商，汽车、AI、能源、工业自动化和物联网等领域将成为驱动其发展的主要动力。

有关 DigiKey 产品组合中供应商和产品的更多信息，请访问 DigiKey.cn。

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关键词: 传感器, 工作原理

问：麦克风传感器的工作原理

麦克风传感器是一种必不可少的器件，它有助于我们捕获声音并将其转换为电信号，因此在现代技术中发挥着至关重要的作用。

从简单的语音记录到复杂的音频处理，这些传感器可以将声能转化为电能，因而可以应用到通信系统、娱乐和工业环境中。不同类型的麦克风传感器具有不同的工作原理，并针对特定用途进行了优化。了解这些传感器的工作原理及其各自的优势对于为应用选择合适的麦克风而言至关重要。

麦克风传感器的工作原理：

从核心角度来说，麦克风传感器是一种换能器：一种将能量从一种形式转换为另一种形式的器件。在这种情况下，能量转换是从声能（声波）转换为电能（电压）。当声波击中麦克风的振膜时，会使其振动。这些振动随后被转换为反映声波幅度和频率的电信号。

• 声波输入 (Sound Wave Input)： 来自环境的入射声波。
• 振膜 (Diapgragm)： 振膜对声波做出反应并产生振动，从而产生机械运动。
• 换能机制（换能器, Transducer）： 将机械振动转换为电信号。这可能是：
  • 电磁式（动态麦克风）
  • 电容式（电容麦克风）
  • 基于MEMS的换能（MEMS麦克风）
  • 压电式（压电麦克风）
• 前置放大器 (Pre-amplifier)： 放大换能机制产生的微弱电信号。
• 信号调理 (Signal Conditioning)： 可能包括滤波、均衡或降噪以优化信号质量。
• 输出信号 (Output Signal)： 将经过处理的电信号输出到记录、处理或传输系统。

麦克风传感器相关的类型、功能和应用，请查看

• 麦克风声音传感器：类型、功能和应用 

更多相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 驻极体电容麦克风（ECM）与MEMS麦克风的比较 
• CUI Devices的麦克风电容CMC-6036-40T焊接信息 
• PUI 驻极体电容麦克风焊接建议 
• 将带USB-C接口的手机连接到汽车辅助音频端口的最佳方法是什么？ 
• MEMS 麦克风波束成形简介

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关键词: 人工智能, 微处理器, 规格

问：盘点这款AI微处理器（MPU）的高性能和技术规格特点

瑞萨电子的 RZ/V系列 是内置独家AI加速器 “DRP（Dynamically Reconfigurable Processor) -AI” 的微处理器（MPU），兼具高AI推理性能和低功耗特性。DRP-AI 是可提供高性能、低功耗的瑞萨专用硬件，能够随着演进而做出响应。

瑞萨 RZ/V 系列 视觉 AI MPU产品优势:

• 一是高算力，Dense 模型可达 8TOPS、Sparse 模型可达 80TOPS；
• 二是出色功效，达 10TOPS/w；
• 三是工作温度支持 – 40℃ – 125℃；
• 四是内置千兆网；产品丰富，可供客户按需选择。

产品高性能特点:

RZ/V2L

一种通用微处理器，搭载瑞萨电子独家AI加速器“DRP-AI”和1.2GHz双核Arm® Cortex®-A55 CPU、3D图形与视频编解码器引擎

RZ/V2MA

除了AI加速器“DRP-AI”之处，它还搭载可加快AI所需图像处理速度的OpenCV加速器，视觉AI用通用微处理器可在嵌入式设备上实现实时物体识别

RZ/V2H:

四核视觉 AI MPU，采用 DRP-AI3 加速器和高性能实时处理器

该系列有以下产品群：

(*1) OpenCV Accelerator功能充当 DRP 库; Exclusive use with DRP-AI
(*2) 简单的 ISP 功能充当 DRP 库; Exclusive use with DRP-AI

更多瑞萨 RA/V 系列技术问答：

1. DRP-AI高性能AI加速单元的具体技术细节是什么？
2. DRP – AI 如何与瑞萨的 MCU/MPU 协同工作以实现 AI 推理加速？
3. 瑞萨 RZ/V 系列 视觉 AI MPU 有哪些产品优势？
4. 瑞萨在 AI 应用中能够提供哪些软硬件产品？
5. 瑞萨 MPU 在最低功耗方面，最低能达到多少？
6. 对于实时性要求极高的应用场景，瑞萨的 AI 加速硬件延迟时间是多少？
7. 瑞萨电子有带视觉处理的 MCU 吗？
8. AI MPU 是否具备高速以太网开发功能？
9. 瑞萨的 AI 加速硬件是否支持量化技术？
10. 瑞萨 AI 算力是完全基于本地硬件部署吗？
11. 瑞萨电子端侧 AI 能否脱离云端长期运行？
12. 瑞萨电子全系列 MCU/MPU 的开发工具有哪些？
13. 瑞萨 AI 应用的案例有哪些？在哪里演示？

瑞萨 Reality AI 工具®技术问答

• 瑞萨 Reality AI 工具® ，技术 Q&A

更多相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 边缘 AI – 应用与技术
• FPGA 最新发展：加速机器人智能化
• Edge AI 软件架构
• 边缘计算 Edge Computing 和人工智能 AI 如何引领技术革命 
• 使用 Renesas RA8M1 MCU 快速地部署强大高效的 AI 和 ML 功能

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作者：Alan Yang

关键词: 步进电机, 电机驱动, 电机控制

步进电机在众多自动化设备中发挥着关键作用，具备高可靠性，且在开环控制时能实现高精度定位，在低速运行时可提供高扭矩，所以被广泛应用于工业、医疗、3D 打印、机器人技术等领域。

本文基于ADI Trinamic 系列产品，浅谈步进电机的驱动技术，包括全步、半步和微步控制模式的原理、优劣势。

1. 步进电机基础

1.1 电机结构结构

步进电机主要由磁性转子和定子线圈构成。常见的混合 2 相步进电机，其转子包含两个磁杯，每个磁杯通常有 50 个齿，且极性相反、相互偏移；定子则有两个绕在转子周围的线圈。这种结构设计使得电机能够通过电磁感应原理实现精确的旋转运动。

1.2 工作机制

当按顺序给定子线圈通电时，会产生磁场，该磁场与转子的永磁体相互作用，使转子旋转。

电机通过将完整旋转划分为等距步来实现精确位置控制，例如每转 200 个离散位置的电机，步距角为 1.8°（360° 除以全步数）。电流切换使磁场变化，从而引导转子按步距角转动，且无需位置反馈（开环控制）。这种工作机制使得步进电机在许多需要精确位置控制的应用中具有独特优势。

更多关于如何驱动步进电机，请看：

• 如何驱动步进电机

1.3 全步模式与半步模式

为了更好地理解步进电机的步进行为，我们将评估一个简化的具有一个磁极对的 2 相步进电机模型

• 全步模式
• 原理：驱动器向两个线圈通正或负电流，使两相同时通电以实现最大扭矩。通过切换线圈电流方向，可使电机轴按固定步距角旋转，这种换向模式遵循特定序列。
• 线圈 1 = +I，线圈 2 = +I
• 线圈 1 = -I，线圈 2 = +I
• 线圈 1 = -I，线圈 2 = -I
• 线圈 1 = +I，线圈 2 = -I

如上图，展示了两相步进电机在全步模式下的四个不同状态。每个状态中，线圈的通电情况与上方电流倍数相对应，并且可以看到转子（图中蓝色和橙色部分）在不同通电状态下的位置变化，直观地展示了全步模式下电机的运行原理。

在第一步时，线圈 1 的电流倍数为 1，线圈 2 的电流倍数也为 1；在第二步时，线圈 1 的电流倍数变为 – 1，线圈 2 的电流倍数仍为 1，以此类推，呈现出周期性的变化。

• 全步模式性能优势与局限：全步模式能实现精确步距、速度控制和高保持扭矩，在高速运行时可最大化扭矩输出。但因其步距较大，会导致电机在运行中产生明显位置跳跃，引发高共振，使电机超过目标位置，从而降低实际施加扭矩，产生振动和噪声。这在一些对精度和稳定性要求较高的应用中可能会带来问题。

如上图，全步模式呈现出周期性的阶梯状变化。可以看到在每个全步切换时，转子位置会出现明显的过冲（overshoot，即位置超过了预期的稳定位置）和振荡（ringing，即位置在稳定位置附近波动）现象。例如，在从第一步切换到第二步时，转子位置先快速上升超过了第二步的稳定位置，然后在该位置附近振荡一段时间后才逐渐稳定。

• 半步模式
• 原理：半步模式在全步模式基础上，通过在两相通电切换过程中增加一个额外电流状态，使每个磁极对的转子位置数量翻倍，达到八个，从而将步长减半，实现位置分辨率的提升。电机驱动器通过交替进行单相和双相励磁来实现这种半步行为。

如上图，展示了在八个半步状态下，两个线圈的电流倍数变化情况。可以看到电流变化更加频繁，与全步模式相比，电流状态的切换更加精细，这是为了实现更小的步长。

• 性能优势与局限：半步模式在一定程度上改善了位置过冲、振动和噪声问题，低速时旋转扭矩略有增加。但由于电机仍存在相对较大的位置跳跃，其旋转并非完全平滑，尤其在低速运行时，这种不平稳性更为显著。这促使了对更精细控制方式 —— 微步控制的需求。

1.4 微步控制技术

（一）原理与实现

1. 微步控制的概念
   微步控制是一种先进的控制方法，它允许电机旋转到全步之间的多个中间位置，从而显著提高位置分辨率并实现更平滑的低速旋转。通过将每个全步细分为一系列等距的微步来达成这一目标。

如上图，展示了微步控制过程中电机的不同状态，包括线圈 A1、A2 和 B1、B2 的通电情况以及转子的相应位置变化，直观地呈现了微步控制下电机的工作过程。

如上图，绿色曲线（线圈 1）和红色曲线（线圈 2）分别展示了在不同步模式下两个线圈的电流变化情况。可以明显看出，全步模式下电流变化是阶梯状的，半步模式下阶梯更细密，而微步模式下电流变化趋近于正弦波，更加平滑。

下方是位置过冲 / 振荡图，展示了在不同步模式下转子位置的变化情况。全步模式下位置过冲和振荡明显，半步模式有所改善，微步模式下位置变化更加平稳，几乎没有明显的过冲和振荡，进一步说明了微步控制在改善电机运行性能方面的优势。

2.工作方式与技术实现

微步控制实现了最佳的运行行为。在这里，相不仅被接通和断开，还被充入不同的电流值。

两个相由偏移 90° 的近似正弦波控制。一个全步被分成更小的单元。这些被称为 “微步”。微步分辨率是一个全步被划分成的中间位置的数量。

如上图，

左侧图示：两相（相A 和 相B）的电流变化曲线。可以看到 相A 和 相B 的电流曲线呈近似正弦波且相互偏移 90°。图中标注了 16 个微步和 1 个整步，说明了在一个全步内被细分为 16 个微步，通过控制两相电流的变化来实现微步控制。

中间图示：这是一个角度示意图，展示了 1 个整步被划分为 16 个微步的情况。

右侧图示：展示了微步控制在实际电机结构中的应用场景，说明通过对两相线圈电流的精确控制，实现转子在更小步距下的精确旋转。

3.性能优势与局限

微步分辨率越高，相电流的理论正弦波形就越平滑。由于在微模式下的行进距离与全步操作相比显著减小，瞬态效应也显著降低。然而，在实践中，仅指定正弦设定点不足以获得正弦相电流。电感器的切换以及其他干扰效应需要进一步的措施来保持非常平稳的运行。

1.5 步进电机三种模式优劣势（全步，半步，微步）

控制模式	优势	劣势
全步模式	1. 步距和速度控制精确，适合常规场景 2. 保持扭矩高，能应对大静态扭矩需求 3. 高速时扭矩输出大，利于高速运转	1. 步距大，位置跳跃明显，定位精度不足 2. 易共振，导致超目标位置、扭矩降低，产生振动和噪声
半步模式	1. 位置分辨率提升，精度比全步好 2. 缓解全步的过冲、振动和噪声问题 3. 低速时扭矩略有增加，适合低速带载	旋转不够平滑，尤其低速时不平稳性突出，无法满足高精度平滑需求
微步模式	1. 位置分辨率极高，可实现精细位置控制 2. 运行平滑，大幅降低振动和噪声，稳定可靠 3. 应用广泛，适用于多种高精度、低噪领域	1. 实际精度受电机构造、负载、电流精度等影响 2. 停在微步位置时，增量扭矩会降低

4.相关产品

1. TMC2240 和 TMC5240
TMC2240 和 TMC5240 是智能、高性能的 2 相步进电机驱动 IC，集成了运动控制器，通过 8 点运动斜坡功能简化了系统架构，使用户能够轻松编程所需的位置和运动曲线

2. TMC2300
TMC2300 是专为 2 相电池供电步进电机设计的低压驱动器，具备 256 微步分辨率以及 CoolStep、StealthChop2、StallGuard4 和 SpreadCycle 等功能。

3. TMC2160 和 TMC5160
TMC2160 和 TMC5160 是高功率的 2 相步进电机驱动 IC，支持 256 微步分辨率和 MicroPlyer 微步插值。它们利用多种 Trinamic 技术优化驱动器性能，适用于从电池供电系统到高压工业应用的广泛场景。

最后

步进电机驱动技术在自动化领域中占据着举足轻重的地位，其从基础的全步、半步模式发展到先进的微步控制技术，不断满足着各行业对高精度、低噪声、高效率的需求，无论是在工业生产、医疗设备，还是在新兴的物联网、机器人等领域，都展现出了广阔的应用前景和巨大的发展潜力。

更多有关电机驱动技术文章，请点击以下链接，也欢迎大家在文未留言讨论。

• 是否可以在1C继电器的连接点处切换电机的转动方向？
• 一分钟读懂：与众不同的步进电机
• 电机控制中的软启动 (Soft Start) 
• 应用新型 32位 MCU 系列进行多电机控制的方案及演示 
• 如何驱动步进电机
• 伺服电机是如何工作的？ 

小编的话：

选择合适的步进电机控制模式需要综合考虑精度、速度、振动、噪声、成本和应用场景等因素，而不同的控制模式对应用的价值也有所不同。通过本文，我们对步进电机的工作原理和三种控制方式的优劣有了更多的了解。您对步进电机驱动设计有哪些经验或疑问？欢迎留言，分享交流!

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