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作者：Jeff Shepard

关键词：聚合物铝电解电容，电源设计，功率输出

在设计 USB 电源以及电子系统和子系统（包括 IC、特定应用 IC (ASIC)、中央处理器 (CPU) 和现场可编程门阵列 (FPGA)）的功率输送解决方案时，设计人员会不断寻找方法来提高效率，同时确保以紧凑的外形尺寸在宽温度范围内提供稳定、无噪声的功率。他们需要提高效率、稳定性和可靠性，降低成本，并缩小解决方案的外形尺寸。同时，还必须满足应用中不断增多的功率性能要求，包括平滑处理电源电路的输入和输出电流、支持峰值功率需求以及抑制电压波动。

为了应对这些挑战，设计人员需要具有低等效串联电阻 (ESR) 和高频低阻抗的电容器，以支持纹波吸收并确保平滑的快速瞬态响应。此外，运营可靠性和供应链可靠性也很重要。

纵观这些问题和选项，聚合物铝电解电容器是一个很好的解决方案，具有较高电气性能和稳定性，噪声低、可靠性佳、外形尺寸紧凑，并且由于不使用冲突材料，供应链风险低。它们具备低 ESR（通常以毫欧 (mΩ) 为单位测量）和高频（高达 500 千赫兹 (kHz)）低阻抗，并且提供出色的噪声抑制、纹波吸收和电源线去耦性能。此外，在高工作频率和温度下也具有电容稳定性。

本文概述了聚合物铝电解电容器的工作原理和制造方法。文中将这些电容器的性能与替代性电容器技术进行比较，接着探讨聚合物铝电解电容器的具体应用。最后则回顾了 Murata 的代表性器件，以及设计人员使用这些电容器时需要注意的应用问题。

聚合物铝电容器是如何制造的？

聚合物铝电容器包括蚀刻的铝箔阳极、铝氧化膜电介质以及导电聚合物阴极（图 1）。根据具体器件的不同，电容范围为 6.8 至 470 微法 (µF)，电压范围为 2 至 25 伏直流电 (Vdc)。

在 Murata 的 ECAS 系列器件中，蚀刻的铝箔直接贴在正电极上，而导电聚合物则用碳糊覆盖，并使用导电银浆连接到负电极上（图 2）。整个结构以模压环氧树脂包覆，以提供机械强度和保护环境。由此形成扁平的无卤素表面贴装封装，湿气敏感性等级 (MSL) 为 3 级。铝箔和氧化膜的多层（层压）结构使得 Murata 的 ECAS 系列有别于典型的铝电解电容器，如使用聚合物或电解质作为阴极的罐式缠绕结构。

层压结构和材料选择组合使 ECAS 电容器具有电解电容器的最低 ESR。ECAS 系列聚合物铝电容器的电容可与聚合物钽 (Ta) 电容器、钽二氧化锰 (MnO2) 电容器和多层陶瓷电容器 (MLCC) 媲美，其 ESR 则与 MLCC 相当，低于聚合物或 MnO2 钽电容器（图 3）。

对于成本敏感的应用，铝电解电容器和钽 (MnO2) 电容器可以提供相对便宜的解决方案。传统的铝或钽电解电容器使用电解质或二氧化锰 (MnO2) 作为阴极。ECAS 电容器使用导电聚合物阴极，因而 ESR 更低、热特性更稳定、安全性提高、使用寿命更长（图 4）。MLCC 虽然相对便宜，但却存在其他电容器技术所没有的直流偏置特性。

直流偏置特性是指 MLCC 在外加 DC 电压下的电容变化。随着施加的 DC 电压增加，MLCC 的有效电容会减少。当 DC 偏置增加到几伏时，MLCC 的标称电容值会损失 40% 至 80%，因此不适合许多电源管理应用。

聚合物铝电解电容器的性能特点使其非常适用于电源管理应用，包括 CPU、ASIC、FPGA 和其他大型 IC 的电源，并支持 USB 电源系统的峰值功率需求（图 5）。

聚合物铝电容器具有低 ESR、低阻抗和稳定的电容，非常适用于平滑和消除纹波等应用，特别是在电流负载波动较大的电源线上。在这些应用中，聚合物铝电容器可以与 MLCC 组合使用。

聚合物铝电容器提供电源管理功能，而 MLCC 则过滤 IC 电源引脚的高频噪声。聚合物铝电容器还支持 USB 电源系统的峰值功率需求，同时保持较小的印刷电路板基底面。

聚合物铝电容器

根据额定值，ECAS 聚合物铝电容器有四种 EIA 7343 公制外壳尺寸：D3：（7.3 mm x 4.3 mm x 1.4 mm 高）；D4（7.3 mm x 4.3 mm x 1.9 mm 高）；D6（7.3 mm x 4.3 mm x 2.8 mm 高）；以及 D9（7.3 mm x 4.3 mm x 4.2 mm 高）。目前提供 DigiReel、切带和卷带等形式（图 6）。其他规格包括：

• 电容范围：6.8 µF 至 470 µF
• 电容公差：±20% 和 +10%/-35%
• 额定电压：2 Vdc 至 16 Vdc
• ESR：6 mΩ 至 70 mΩ
• 工作温度：-40°C 至 +105°C

Murata 最近扩展了 ECAS 系列，包括 330 µF (±20%) 6.3 V 器件，如 ECASD60J337M009KA0，其 ESR 为 9 mΩ，外壳尺寸为 D4。电容值高有助于改善纹波平滑，所需的电容器数量更少，从而缩小整个解决方案的尺寸。

例如，当用于过滤切换频率 300 kHz 的 DC-DC 转换器的输出时，ECASD40D337M006KA0 330 µF (±20%)、ESR 为 6 mΩ 的 2 V 聚合物铝电容器将产生 13 mVp-p 纹波电压，相比之下，ESR 为 15 mΩ 的铝聚合物电容器产生的纹波电压为 36 mVp-p，或者 ESR 为 900 mΩ 的铝电解电容器产生的纹波电压为 950 mVp-p。

ECAS 电容器的其他示例包括 ECASD40D157M009K00，额定值为 150 μF (±20%) 和 2 Vdc，ESR 为 9 mΩ，采用 D4 外壳，以及 ECASD41C686M040KH0，额定值为 68 μF (±20%) 和 16 Vdc，ESR 为 40 mΩ，也采用 D4 外壳。ECAS 聚合物铝电容器的特性包括：

• 高电容与低 ESR 相结合
• 在施加 DC 电压/温度/高频率的情况下具有稳定的电容值
• 出色的纹波吸收、平滑和瞬态响应
• 无需电压降额
• 消除陶瓷电容器产生的声学噪声（压电效应）
• 产品上注明极性条（正）
• 表面贴装结构
• 符合 RoHS 规范
• 无卤素
• MSL 3 封装

设计考虑因素

ECAS 聚合物铝电解电容器针对电源管理应用进行了优化；不建议将其用于时间常数电路、耦合电路或对漏电流敏感的电路。ECAS 电容器并非针对串联进行设计。其他设计考虑因素包括：

• 极性：聚合物铝电解电容器是有极性的，必须以正确的极性连接。即使瞬时施加反向电压也会损坏氧化膜，损害电容器的性能。
• 工作电压：当这些电容器用于 AC 或纹波电流电路时，峰-峰电压 (Vp-p) 或偏移-峰电压 (Vo-p)（包括 DC 偏置），必须保持在额定电压范围内。在可能出现瞬态电压的开关电路中，额定电压必须足够高，以包括瞬态峰值。
• 涌流：如果预计涌流超过 20 安培 (A)，则需要额外的涌流限制，将峰值浪涌保持在 20 A。
• 纹波电流：ECAS 系列的每个型号都有禁止超过的额定纹波电流。过大的纹波电流会产生热量，可能损坏电容器。
• 工作温度：
  • 在确定电容器的温度额定值时，设计人员需要考虑到应用的工作温度，包括设备内的温度分布和任何季节性温度因素。
  • 电容器的表面温度必须保持在工作温度范围内，包括由特定应用因素（如纹波电流）引起的任何电容器自热。

总结

对于功率输送系统的设计人员来说，要实现能效、性能、成本、稳定性、可靠性和外形尺寸的最佳平衡极其困难，特别是在为大型 IC（如 MCU、ASIC 和 FPGA）供电时，以及在支持 USB 应用的峰值功率需求时。电源信号链的主要部件之一是电容器，这些器件有许多特征有助于满足设计人员的要求 — 如果使用正确技术的话。

如上所示，聚合物铝电容器帮助设计人员找到了恰当的平衡。它们的结构确保在频率高达 500 kHz 时的低阻抗、低 ESR、良好的纹波平滑，以及良好的噪声抑制和电源线去耦。此外，它们不受 DC 偏置的限制，而且可以自愈，提高了运行的可靠性。由于不使用冲突材料，供应链也更可靠。总之，聚合物铝电容器为设计人员提供了更高性能的选择，以应对各种电源管理系统的要求。

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关键词: 通孔电阻, 电阻值

问：通孔电阻的物理尺寸

我们的客服部门最近频繁地收到客户的反馈，称他们收到了错误的电阻，因为该电阻的尺寸小于他们过去收到的类似电阻。然而，当客户查看规格书中的物理规格时就会发现，他们收到的零件并无问题。

许多通孔电阻制造商已经开始使用迷你线路，以满足客户对不断减小零件尺寸的需求。您会发现，某些系列的电阻在保持与先前版本相同的电阻值和额定功率的同时，减小了其封装尺寸。

以Stackpole的零件S100KQCT-ND和CF14JT100KCT-ND为例（如下图所示），这两种零件的电气性能是相同的，但S100KQCT-ND的物理尺寸更小。

	CF14JT100KCT-ND	S100KQCT-ND
电阻	100k	100k
功率	1/4瓦	1/4瓦
容差	5%	5%
构成	碳膜	碳膜
特性	阻燃涂层安全性	阻燃涂层安全性
温度系数	0/-850ppm°C	0/-850ppm°C
操作温度	-55°C至155°C	-55°C至155°C
物理尺寸	2.3mm x 6mm	1.7mm x 3.3mm

下图是上文提到的两个彼此相邻的电阻。

如果您对特定电阻值存在疑虑，请参考具体的规格书。

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关键词: 8051 MCU，硬件计时器，阻塞延迟函数

问：如何在 8051 单片机上编程一个阻塞延迟函数？

大家可能熟悉 Arduino IDE 中的 delay() 函数。这是一个简单的函数，它提供了一个适用于 Arduino 微控制器系列中所有成员的阻塞延迟。当你过渡到裸机微控制器编程时，你可能会发现自己在寻找类似的代码。不幸的是，你不太可能 在8051 “标准库”中找到这样一个延迟函数。

在本文中，我们将简要探讨硬件延迟方法，然后使用一组严格定义的假设提出 8051 Busy Bee 解决方案。

这种明显的 delay() 遗漏的最大原因可能是灵活性。了解 Arduino 代码控制了底层微控制器的很大一部分。时钟速度和专用计时器都是预定义的，隐藏在后台。这种隐藏的一致性允许简单的编程体验，delay() 函数在所有平台上执行相同。否则需要 Arduino 程序员对外设的体系结构和操作有大量的了解。这样的行为违背了 Arduino 为初学者和业余爱好者提供可访问性的目的。

在典型的 8051 环境中，情况就大不相同了。没有什么是隐藏的，你通常需要配置所有必要的外围设备。你还可以负责时钟，并可以自由选择高速外部，内部，32.678 kHz 甚至深度睡眠，只有看门狗计时器定期唤醒微控制器。这些选项中的每一个都会损坏甚至停止一个函数，如 delay() 按预期运行。

找到一份 Busy Bee 参考手册，让我们开始吧。

技术贴士：术语阻塞意味着微控制器的主代码在整个延迟期间被阻塞(什么都不做)。对于小的延迟和简单的问题，这通常是可以接受的，但可能导致不可接受的操作。例如，当阻塞延迟正在进行时，微控制器将对按钮按下无响应。这个问题的替代方案包括中断和非阻塞延迟。

许多延迟选项是可用的

让我们首先认识到，在微控制器中构造延迟函数的方法有很多种。一个简短的列表可能包括:

• 以 NOP (什么都不做指令)为特征的精心构造的汇编代码。在这里，程序员将根据每个汇编命令的特征计算微控制器的时钟周期。
• 带有矢量中断的硬件定时器。与延迟相关的操作可以嵌入到中断服务例程( ISR )中，或者中断可以维持类似于 Arduino millis() 函数的系统时间。
• 免费运行硬件定时器而不中断。这里硬件定时器是不断运行的。这类似于看一个带模数60运算的挂钟。假设当前时间是50秒，而你想要一个20秒的延迟。然后你会一直等到秒针到达10秒。在 8051 中，这样的解决方案将根据选择的计时器类型对 256 或 25536 取模。操作的“速度”取决于系统时钟和定时器的预量程配置。
• 不使用中断的受控硬件定时器。使用这种方法，用户程序将停止定时器，预加载定时器到一个已知值，启用定时器，并等待溢出发生。

每种方法都有优点和缺点。选择在很大程度上取决于单个项目的需求、程序员的技能、未来的可维护性以及可用的硬件资源。例如，如果项目需要一致的心跳，带有矢量中断的硬件计时器就是一个非常好的解决方案。这种精确的周期性定时对于比例积分导数控制器或使用 DAC 生成波形来说是很好的。

阻塞延迟

在这篇文章中，我们将介绍一个使用无中断硬件计时器的解决方案。回想一下，微控制器的硬件计时器通常就像时钟的秒针一样计数。在此代码开发中使用的 Silicon Labs 的 EFM8BB1 8051 具有一个定时器集合，其中包括四个16位通用硬件定时器，向后兼容标准 8051。

16位定时器具有模数2^16运算。与从0到60计数的时钟一样，16位计时器在回滚到 0 之前也会从 0 计数到 65535。这个溢出事件是特殊的，因为硬件会自动设置一个中断标志。这个操作建议在高度简化的图1框图中。

技术贴士：外设的中断标志不会自动启动中断。只有在中断或扩展中断使能电阻中设置了相关的中断使能位时，它才会这样做。

这个中断标志是本文所附代码中描述的阻塞延迟的关键。延时的操作描述如下:

• 将合适预售和模式的定时器分别配置为 1:1 和16位自动重载。还要使用sbit操作符别名运行控制和中断标志。这些操作在while(1)超级循环之前执行一次。
• 关闭定时器并清除中断标志。
• 用期望的延迟值加载计时器。
• 启用计时器的运行位。
• 在 while 循环中旋转(什么都不做)，直到中断标志。此操作将阻塞所有其他 main() 代码，直到设置该标志。

技术提示：最初的8051是一个独特的架构，能够在位级寄存器上操作。这导致了快速的代码，而不需要使用掩码来选择寄存器内的特定位。这是使用Keil C51特殊功能寄存器（Sbit）汇编器语句完成的。

在EFM8BB1等衍生产品中保留了这种向后能力。然而，较新的产品比最初的8051包含了更多的外设和相关的SFRs。不幸的是，并非所有的寄存器都是位可寻址的。只有以0x0或0x8结尾的寄存器才能使用这种方便快捷的位操作。仔细查看参考手册，可以发现地址为0xC8的TMR2CN0是位可寻址的。

调用和数字开销

在结束本文之前，我们需要考虑与调用函数和计算重载值相关的开销。例如，这一小段代码带来了一个严重的问题:

tmr_load = -((n_us * 49) >> 1);

它试图聪明地解释每微秒24.5个时钟节拍。它没有使用float类型来解释半比特，而是先乘以49，然后使用右移操作除以2;一个为高位，一个为低位，带进位。

最后一步是用216减去装弹值。简写就是对结果求反。换一种说法，在模65536环境中，65536 – x提供的答案与0 – x相同，因为65536 = 0(模65536)。这和60 = 0(模60)的时钟是一样的。

在下一行代码中，我们将100添加到tmr_load变量中。这是一个粗略的方法，用于计算函数调用开销以及计算tmr_load所需的时间。回想一下，Busy Bee没有硬件乘法器。因此，通过8位ALU执行8位乘16位乘法需要时间。

这个函数开销的一个牺牲品是接受小延迟的能力。它的开销大约为4us，因此不可能延迟更小的东西。如果需要这些小延迟，应该使用前面提到的带有NOP操作的手工编码汇编程序。

真实世界的结果如图2所示，我们看到一个引脚为5 us高，5 us低，然后又高。对于相关的blk_ms_delay也获得了类似的结果，其中blk_ms_delay(2000)的调用在0.01 ms内，由 Digilent 的 471-060 （Analog Discovery）测量。你是否同意阻塞函数提供了合理的性能?

结论

如前所述，所附代码高度依赖于Busy Bee的时钟、预分频和定时器配置。你将需要修改代码，以解释任何偏离此代码开发中所做假设的条件。

也许你会修改代码，使用较慢的振荡器来节省能量。还有一些技巧可以让微控制器进入深度睡眠状态。然后，你可能希望以尽可能高的速度唤醒微控制器，以便在返回睡眠之前快速执行操作。

这种灵活性使得微控制器裸机编程比你过去可能使用的高级编程更加困难。这也是解锁性能的关键。

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作者：高扬，eefocus

关键词：元器件现货，采购活跃度，设计活跃度

1月30日，国际货币基金组织（IMF）发布了最新一期的《世界经济展望》报告，指出2023年全球经济增速估计约为3.1%，较此前低于3%的预期稍有提升。同时，IMF预计2024年和2025年的全球经济增速分别为3.1%和3.2%。其中，2024年的增速预期与三个月前相比高了0.2个百分点。

尽管前景略有改善，但2024-2025年全球经济增速的预测值仍低于3.8%的历史平均水平（2000-2019年），中央银行为抗击通胀而加息、高债务环境下财政支持的退出以及潜在生产率增长缓慢等因素都对经济活动造成拖累。

从数据上可以看出，全球经济虽然出现软着陆迹象，但似乎仍将在低位盘桓，对很多产业和企业来说，2023年都是艰难的一年。对电子和半导体产业而言，情况可能更加复杂。从Supplyframe四方维遍布全球的元器件询报价和采购网络的访问数据得出的分析曲线来看。2023年全球的元器件采购活动一路波动下行，在2023年下半年8月以后更是加速下滑，在12月环比跌幅达到21%，这其中有圣诞季等假期的周期性因素，但同比跌幅也达到25.8%，创造了历史新低，2023年全年的采购活跃度指数较2022年下滑约25%，也从一个侧面反映了过去这一年电子产业的惨淡。

设计活跃度不减，长期仍然向好

而另一边，在近日的一次媒体交流会上，DigiKey总裁Dave Doherty提到，虽然采购金额可能在减少，但DigiKey的元器件电商平台感受到的订单数却并未有明显变化，考虑到DigiKey这类元器件现货平台服务的更多是少量多样或原型设计阶段的企业以及工程师用户，其订单数也部分反映了电子产业在研发和设计活动方面的活跃度。

这一点也可以从Supplyframe四方维的设计活跃度指数上得到印证。从下面曲线可以看到，虽然12月受假期影响全球的设计活跃度出现了15.4%的环比下滑，但同比仍然保持10.5%的增幅，且2023年的总体设计活跃度较2022年提升了6%，同时均高于2020-2022年的年度均值曲线。

Supplyframe四方维预计2024年第一季度全球设计和采购活动将呈现积极趋势，季度环比有望增长+2%至+3%。此外，2024年上半年的增长速度仍将迟缓，但预估下半年各地区和产品类别的增长将更加强劲。

Dave对产业的长期发展前景也表示乐观，因为纵观全球经济和社会面临的挑战，包括环境、健康等，都需要技术的革新和迭代包括新能源和人工智能等来推动问题的解决。

SIA（美国半导体行业协会）的预测同样乐观，该组织1月份新鲜出炉的数据显示，伴随2023年11月全球半导体市场销售额出现自2022年以来的首次同比增长，预计2024年全球半导体市场将实现两位数的增长。

Dave表示，“目前整个半导体产业应该已经接近触底，接下来2到3个季度，行业有望重回高位。而如果看接下来这10年，我们从不同的行业咨询机构得到的预测数据来看，都会保持一个非常好的增长趋势。”

坚持单一仓库和技术投入，有理性更感性

“产业下行周期中，我们只需要保持耐心。”Dave如是说。

之所以如此淡定，一方面成立50年的DigiKey已经经历过多次类似的产业周期，也因为DigiKey属于完全私营的公司不需要对任何股东负责，面对行业的不景气时压力要小很多，同时也跟DigiKey这种元器件电商的商业模式有关，“相比于营收和利润率，我们更关心下单客户数量的变化，因为行业总有周期，但只要我们服务的客户数量在不断增长，随着行业的复苏，我们的营收和利润自然会水涨船高。”Dave提到，目前超过90万且还在逐年叠加的客户量让DigiKey有了更多抵御产业寒冬的底气。

相较于Arrow每年超250亿美元的销售额，DigiKey这类元器件电商的销售额小很多，作为全球主要的电子元器件电商，DigiKey在2022年的总营收约为51亿美元。但其对于原厂和电子产业的特殊价值却不容忽视，从原厂的角度，元器件电商是其覆盖长尾市场尤其是工程师用户和做新产品导入NPI的重要渠道，对终端市场而言，那些有产品原型设计、少量多样采购以及小批量现货采购需求的企业和个人，也离不开电商平台的支持，因为相对Arrow/Avnet这样的分销商，DigiKey的料号更全、配送更快，可以满足其time to market的开发需求，而原厂授权又是品质的不二保障。

近些年随着数字化进程的不断深化，也有越来越多的传统分销商进入电商和现货领域，甚至一些原厂也开始尝试自营线上商城，这其中有采购模式和习惯正在发生变化的因素，同时也是企业追求利润最大化的一种表现，毕竟电商和现货市场的利润率较期货市场要高得多，同时从Dave的介绍中，DigiKey服务的客户群也远比我们想象的要广泛的多，不仅服务中小企业，与很多大企业也有紧密联系。

正因如此，未来元器件电商的竞争也会逐渐加剧，而各家主要的竞争点无外乎几个方向：

1. 料号齐全

相较于其他分销商，元器件电商往往提供动辄几百万上千万的上架料号， Dave提到，目前DigiKey可提供超1500万种器件型号，覆盖2900多家品牌供应商。

这里也涉及到一个新供应商引入的问题，不同的元器件分销商都会根据一定的市场需求来不断引入一些新的供应商，以扩大产品组合和营收空间。

跟Dave的交流中他提到一个有意思的点是，DigiKey会借助分析用户的搜索行为来作为新供应商引入的一个判断依据，这点也很好理解，如果阶段性的有很多用户都在搜索某家供应商的器件型号，能很好的说明市场对该供应商的认可度和需求量。而这点也从一个侧面印证了数据智能在分销商决策、增强竞争力和把握机会点方面的重要性。Dave表示，虽然目前AI在元器件分销领域发挥作用还处在相对早期的阶段，但DigiKey一直重视大数据的收集和分析，并已经在通过对这些数据的分析来帮助提升电商网站的用户体验和采购效率。

2. 价格实在

不同于国内很多贸易商随行就市倒买倒卖的模式，正规的元器件电商如DigiKey所有供应商和上架料号都是原厂授权，这也在一定程度上决定了其价格波动空间更多是跟随原厂调价的节奏，而不是一味的囤积居奇或炒货。

3. 配送要快

除了前几年疫情期间叠加很多政治经济的特殊因素出现了异常的芯片短缺外，在常态化的元器件供需模式下，买现货的多是产品原型设计开发或个人用户，这类需求对配货时间有较高的要求，很多元器件电商也提出了7*24小时服务、24小时内发货的承诺。这种配送速度跟其智能化的订单管理以及仓储和物流体系有很大的关系。

目前很多跨国元器件电商的做法是市场在哪儿，会就近建仓库覆盖地域性的客户需求，以便能更快速的响应并完成交货。而DigiKey一直坚持一个仓库的原则。

对这种单一仓库的投入模式，Dave也坦言，“假如用户有个复印机坏掉了，急需更换一个器件，这时DigiKey可能不是第一选择，”但他也强调，“但如果你是在做一个产品的设计和研发，DigiKey将是很好的选择。因为建多个仓库本身硬件运营和维护成本会上升，而在其中某一个仓库的库存量也不会做到那么全，但如果只建一个仓库，我们相信这个仓库会是库存最大、料号最丰富的。”

Dave介绍，其位于美国明尼苏达州锡夫里弗福尔斯市的产品分销中心仓库目前有250万的现货库存，且正在扩建中，预计新仓库投入使用后将带来3倍的容量提升。

Dave又补充，“虽然只建有一个仓库，但DigiKey在全球多地都设有办事处和支持中心，仅亚太地区就有12个网站域名，提供5种语言服务，支持12种货币兑换形式，平均交货时间在3~4天。”

从交流中Dave反复强调DigiKey如家人般的企业文化，以及和周边社区的紧密联结，这背后还有其创始人的家乡情结，因此不难理解，DigiKey的这种单一仓库的运营模式，有其审时度势做优劣取舍的理性思考，也有着浓厚的感性因素。

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关键词：8位MCU，模拟外设，CIP

利用微控制器之外设可以使我们轻松开发连接、读取、响应或生成模拟信号等应用，它们可以相互互连或与设备上的其他外围设备互连，以最大限度地减少管理交互所需的代码，同时提高响应能力。当中选用独立于内核的外设功能, 可以通过某些任务从CPU卸载，使其能够专注于更关键的操作，从而提高微控制器的整体性能和效率。

这一集，Microchip的专家会为我们详细分享其PIC®和AVR® MCU核心独立外设（Core Independent Peripheral，简称CIP）功能，片上模拟的优点，分立还是集成模拟器件比较，以及带来详细设置功能演示。

嘉宾介绍

现于Microchip Technology Inc.（微芯科技公司）上海分公司任应用工程师。他于2022年加入Microchip，在嵌入式行业有着2年的工作经验。吴涛在嵌入式产品方面，有着丰富的研发及应用经验。他目前在Microchip负责8位单片机产品的应用。吴涛于2019年毕业于谢菲尔德大学，获得电子电气工程学士学位和计算机科学硕士学位。

集成智能功能的模拟外设针对稳健型传感器接口进行了优化:

• PIC®和AVR® MCU注重智能模拟功能
  • 模数转换器集成算术功能
  • 可通过硬件触发对片上运放的重新配置
  • 可将模拟外设与数字外设连接
  • 可在运行时动态重新配置模拟外设
• 高制程工艺有利于实现稳健的模拟功能
  • 与低制程工艺相比，不易受到串扰影响
• 可凭借集成特性同时连接多个电压域

更高的系统集成度和更低的BOM成本:

• 由CPU控制
• 与其他片上外设互连
• 缓冲ADC输入
• 创建集成控制回路
• 片上信号调理
• 降低布线复杂度并缩减应用尺寸

多电压I/O（MVIO）:

多电压I/O（MVIO）允许微控制器（MCU）以与MCU本身不同的操作电压与数字输入或输出接口。换言之，它是一个内置在I/O端口中的电平转换器。MVIO被设计为独立于核心电源运行。但是，如果核心电源或MVIO电源断电，则MVIO引脚为三态。

全新PIC®和AVR® MCU系列:

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
• DigiKey Microchip AVR EA系列微控制器产品
• DigiKey Microchip AVR DD系列微控制器产品
• DigiKey Microchip PIC16F180系列微控制器产品
• DigiKey Microchip PIC16F171系列微控制器产品
• DigiKey Microchip PIC18-Q20系列微控制器产品
• DigiKey Microchip PIC18-Q71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

PIC 与 AVR MCU是目前最受欢迎的8位MCU类别，相信不少小伙伴都上过手。PIC MCU易于编程，并且易于与其他外设接口；AVR MCU则是执行速度超快。这两种MCU也在进入智能手机、音频配件、视频游戏外设及先进的医疗设备等应用。而正如本期专家所言，了解并用好集成模拟外设功能，关乎到MCU的整体性能和效率。您在应用MCU进行系统设计时，在模拟外设的应用上有哪些经验？被哪些问题困扰？欢迎留言，分享交流！

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关键词：开发套件，系统级模块

本期DigiKey Daily 向大家推荐一款产品——Digi ConnectCore MP13

Digi ConnectCore MP13 是一款紧凑且功能强大的系统级模块，融合了先进的技术和紧凑的设计。该设备采用强大的 STMicroelectronics STM32MP133C MPU 制造，为如今迅速变化中的世界提供了无线和安全的解决方案。

集成的 802.11ac Wi-Fi 5 和创新的Bluetooth® 5.2 技术让您可以体验到快速连接。ConnectCore MP13 的超紧凑 Digi SMTplus® 外形尺寸 (29 mm x 29 mm) 使其非常适合稳健的工业应用、便携式设备和智能物联网的网关系统。

ConnectCore MP13 经得起时间的考验，经久耐用、可扩展，并且能够支持严格的 10 年以上产品寿命要求。全面的 Digi 嵌入式 Yocto Linux 操作系统和开发环境将该模块集成到 Digi 的硬件、软件和服务生态系统中，使用户能够轻松高效地设计和维护连接的产品。

产品特性

• 工业级, 可扩展, STM32MP1 单/双 SOM 平台
• 预认证双频 Wi-Fi 5 (802.11ac) 和蓝牙 5.0
• 具有硬件和软件支持的电源管理
• Digi SMTplus 外形尺寸 (29 mm x 29 mm) 可实现终极可靠性
• 与 Digi ConnectCore 6UL SoM 的高度引脚兼容性
• 内置 Digi TrustFence 设备安全、身份和隐私
• 无缝集成蜂窝调制解调器和 Digi XBee®
• Digi ConnectCore 云服务远程监测、设备管理和物联网应用支持
• Digi 嵌入式 Yocto Linux 支持
• Digi WDS 提供交钥匙开发服务

适用范围

• 医疗/保健
• 交通运输
• 智慧城市
• 暖通空调
• 能源
• 可再生能源

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关键词: 电源设计，正负电压输出

问：从电源获取正负电压输出

有时，为了应用或测试的目的，你可能需要从直流电源获取正负电压输出。为此，你至少需要两个直流电源 或者一个带多路输出（其中包含一个浮动输出（不接地））的电源。

如果你有两个单通道直流电源或三路输出电源，可以参考以下建议，以获得所需的正负电压输出。

1. 以串联配置连接两个通道/电源；只需将电源（A）的一个负端连接到第二电源（B）的正端即可。这只是参考做法，你也可以将其接地或机箱接地。
2. 现在，电源A具有带正（+）端的开放端口，而电源B具有负（-）端。
3. 若要获得对地的正电压，只需将A和B的串联配置连接与电源A上的正（+）端连接即可。同样，若要获得对地的负电压，则需将串联配置连接与电源B上的负（-）端连接。
4. 设置应如下图所示。现在，你就有一个正电压输出和一个负电压输出了。

更多电源设计相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 2 级和 II 类电源差异
• 隔离直流 / 直流偏压电源中的电源模块
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• 电源用遥感线
• 交流至直流双路24V输出电源的选择 
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关键词: 蜂窝式开发平台，编程，原型机

问：为 Nordic Thingy:91 蜂窝式原型构建开发平台编写自定义功能

我真的很喜欢Nordic thingy系列产品 。它们为制作原型机提供平台，内置了一堆传感器，外加一块电池。在我以前作为硬件顾问的生活中，我已经能够为客户制作整个用例的原型。Thingy91 蜂窝式开发平台 ，包括nRF9160 SIP, Cat-M1和NB-IOT功能调制解调器+微控制器。有大量的传感器，如Bosch的BME680，Rohm 的BH1749 用于天气/气体传感，用于光和颜色检测，以及ADI的ADXL362加速度计用于传感方向和运动/跌倒检测。

来自 Nordic 的入门图像很棒，尤其是 Asset Tracker V2，它预装在 Thingy91上。这是一个超级复杂的演示，可以让你使用这个现成的设备创建一个设备跟踪器。仅供参考，它不是一个超级离散的设备跟踪器，因为它有一个亮橙色的外壳…你应该不会在短时间内使用它进行间谍活动! 

准备好第二个演示了吗?

一旦你想要移动到第一个演示之外，通常由用户开始从nRF Connect SDK中包含的zephyr 或nrf 文件夹中拼凑示例。我已经做过几次了，但我想有另一个类似于资产跟踪器V2的“一体化”演示，但主要利用传感器和其他有趣的东西。这个东西(y)我们还能做什么呢?

我最喜欢的未使用功能

偷看了一下原理图后，我注意到主板上有一个蜂鸣器。但我能找到的样品都没有利用 Thingy91 上的压电传感器(又名蜂鸣器)。这是一个由PWM直接驱动的相当通用的组件，所以我想一定是有人把它做成了一个小小的音乐设备……对吧?结果是没有，还没有人做过。这就是我的第一个任务!

在我的同事 Mike 的帮助下，我们能够创建一个将歌曲输入代码的框架，这样我们就可以轻松地将乐谱翻译成一系列近似歌曲的哔哔声。看看下面的演示视频，看看它的实际效果

将其全部连接到一个数据平台上

所有这些传感器数据和有趣的音乐制作都很棒，但我们应该怎么做呢?我们决定使用我们的Golioth SDK (它与Nordic nRF Connect SDK一起工作)，以便在现场轻松地从该蜂窝设备中推送和提取数据。下面显示的演示和代码概述了我们如何构建程序以与Golioth提供的各种服务进行交互。

收集传感器数据

对于Thingy91来说，这是最明显的一个，因为它上面有很多很棒的传感器。所有的传感器都在Zephyr DeviceTree中，所以这意味着我们只需要在代码中启用它们，就可以利用它们产生的数据。我们能够在设备上的传感器读取循环期间从传感器中提取数据，然后格式化该数据以发送到云端:

它使用Golioth的LightDB流服务，这是一个时间序列数据库。一旦将数据推送到LightDB流，它就会以格式化数字的形式显示在云上，你可以在Golioth控制台上显示该数字，也可以通过可视化平台的REST API进行查询。

设备上的控制功能

我们现在的设备上都有这些歌曲，我们如何触发它们响起呢?远程过程调用允许用户从云端向下发送命令到特定的设备，并告诉它在设备上运行一个功能。在这种情况下，我们告诉它播放一首歌曲，但我们也可以传递我们希望它播放的歌曲。

改变设置

Thingy91上的led灯是与设备交互的关键方式，因为它没有屏幕，也没有标准输出，让用户拿着设备了解里面发生了什么。所以我们使用led灯! 这是资产追踪器V2的一个关键特性。如果我想具体控制led呢? Golioth设置服务允许你在云中设置任意变量，并将它们推送到现场的设备上。在这种情况下，我们设置了红色，绿色和蓝色的颜色强度，以及led灯褪色的速度。LED淡出发生在一个线程内，和风做得很好，因为它是一个实时操作系统。

试用二进制

我们可以做很多其他的事情，但为什么不自己尝试一下呢?我们不仅编写并发布了下面视频中显示的代码，而且还创建了一个二进制文件，这样你就可以在Thingy91上尝试这些函数，而无需编写任何代码。就像资产追踪器V2一样，我们认为这让你有机会了解Thingy91可以做什么，同时也可以尝试Golioth这样的设备管理平台。

更多有趣编程设计相关技术内容, 请参考下面帖子：

• PLC上的隐藏编程访问端口 
• 热爆的 ESP32 开发平台, 让你火速完成各种无线连接项目
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• Phyton 插座内（并行）器件编程器和插座适配器 
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关键词：FPGA，机器人

机器人智能化是当今科技发展的其中一大趋势，无论是商用、工业领域，还是创客项目等，都在这一块上不断钻研。目前发展的重点在于持续优化机器人的整体架构，不仅要提升感知的敏锐度，也要提高控制的精准度，但这对于器件的性能却有很高的要求。FPGA可以应用于小节点的分散控制和大节点的高效FPGA SoC控制，以达成精准控制的任务。通过FPGA加速计算，有助于降低驱动反应时间，提高系统运行速度，在优化机器人的应用上更胜一筹。

最新的FPGA市场趋势报告，分析了FPGA芯片的发展历程、FPGA的市场需求和未来的发展空间、FPGA和机器人在各行业的发展步伐，以及重点产品推荐。

FPGA芯片优化升级

FPGA芯片从最初的PROM阶段中只限于简单的数字逻辑功能，优化至SoC FPGA/ eFPGA阶段中与ASIC技术融合，达成软硬件结合。现在，FPGA已经发展至具有高度灵活性，能让使用者体验更短设计周期，以及更低开发成本的优势。在各种领域中，都能轻易找到FPGA芯片的 “身影”，包括工业控制、5G通信、AI等。

FPGA迎来大需求空间

FPGA市场在国内以及全球都在迅速扩大，全球年均复合增长率达16.4%，而中国市场的增长速度比全球更快，预测年均复合增长率更会达到23.1%。根据数据显示，中国FPGA行业无论在市场规模还是需求量都呈上升趋势。而且，全球对于FPGA芯片的需求，预测也将会维持增长，特别在汽车、工业、数据中心三大领域，需求更大。可见，FPGA的发展空间可以是无限大。

FPGA和机器人发展如火如荼

目前，行业中知名品牌正积极使用和推动FPGA，一方面帮助满足设计上的需求，另一方面达到降低成本的要求。而机器人方面，商用服务机器人结合动态感知算法和IoT，促进人与机器人的交互过程；工业领域中，如机械手臂则是担当辅助角色，在提高生产力和减少人类体力需求上有显着的作用。

在智能化的时代，机器人将会成为世界中不可或缺的部分。积极进行机器人优化，是现在行业的任务之一。而为了完成这项任务，需要的是高效的器件，比如FPGA。它在性能上和成本控制上都有明显的助力。来让FPGA推动机器人智能化吧！

重点产品/ 配套器件推荐

Intel

544-3442-ND

IC CONFIG DEVICE 4MBIT 8SOIC

AMD

122-1464-ND

IC PROM SERIAL CONFIG 1M 20-SOIC

Microchip Technology

AT17LV512A-10PU-ND

IC FPGA EEPROM 512K ALTERA 8DIP

AMD

122-1572-ND

EEPROM，FPGA，PLD – 编程器（在线/在系统）

Intel

544-3170-ND

Altera Intel® FPGA Download Cable II 编程器（在线/在系统）

Lattice Semiconductor Corporation

220-1153-ND

Lattice ispDOWNLOAD® 编程器（在线/在系统）

Lattice Semiconductor Corporation

220-2646-ND

iCE40™ LP FPGA IC 21 384 32-VFQFN 裸露焊盘

AMD

122-1592-ND

Spartan®-3A FPGA IC 68 55296 1584 100-TQFP

Intel

544-3098-ND

MAX® 10 FPGA IC 101 110592 2000 144-LQFP 裸露焊盘

Microchip Technology

A3P030-1QNG48-ND

ProASIC3 FPGA IC 34 48-VFQFN 裸露焊盘

Efinix, Inc.

2134-T8Q144C3-ND

Trion® FPGA IC 97 125829 7384 144-LQFP

Microchip Technology

M2GL010-1TQG144I-ND

IGLOO2 FPGA IC 84 933888 12084 144-LQFP

想要了解完整内容，快来查看有关FPGA最新的市场报告，让你更准确掌握发展脉络，加速机器人智能化进程，无时无刻走在市场的前端。

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作者：Becky Stern

关键词：LED,LED 串联电阻器计算器

随着科技不断发展，LED技术在各领域的应用越来越普及。无论是在家庭照明、汽车照明、电视显示屏、电子产品还是户外广告牌等场景，LED技术都得到了广泛的应用。了解LED技术的基础知识对于从事相关领域的人员来说非常重要。以下视频提供了一个全面的LED技术概述，涵盖了LED的基本原理、类型、应用以及相关资源，观看以了解更多吧。

LED 是指发光二极管，它是一种当电流通过时会变亮的电子元器件。

LED 有多种形式，包括贴片式和直插式，并且有各种颜色、尺寸和配置选择。

最简单的LED电路是用一个纽扣电池构成的。直插式LED两端引脚的长度不一，较长那端是正极，或称为阳极，而较短那端是负极，或称为阴极。LED灯只有在其连接正确时才会点亮。

在LED内部可以看到引线连接到哪里，阳极终端连接到一条细的金属线，横跨到一小块固定在阴极终端的半导体晶粒，该半导体晶粒在电流通过时会发光。LED发亮时的颜色取决于具体的材料种类，这就是为什么有些LED比其它的更贵。任何塑料外壳都可以帮助打造光线改变颜色。

除了引脚的长短，也可以通过半导体晶粒来推测LED的正负极，阴极比阳极大，而半导体晶粒通常在阴极。但是，并非所有LED都遵守这样的规则，有些LED的生产厂家会把其颠倒。要完全确定极性的唯一方法就是对它进行测试。

电阻有助于限制通过LED的电流保护LED不被烧坏，所需电阻值的大小取决于使用什么样的LED和电源，这遵守欧姆定律。但是也有一些窍门，对于常用的类型，通常会习惯性地记住其搭配，例如一个典型的3伏LED可以使用100到1000之间的任何电阻。DigiKey 的LED 串联电阻器计算器可以帮助计算所需的电阻。

LED 串联电阻器计算器:

至于RGB LED，它是通过加色法使用红绿蓝三原色，同时控制每个颜色的 LED 亮度，就几乎可以生成任何一种颜色的光。手机屏幕上的LED，就是以同样的方式形成了绚烂的色彩，但 LED 是全部集成在一个非常小的封装中的。

RGB LED 灯条可以同时变换颜色，也称为模拟 LED 灯条，通常广泛使用在建筑环境中，一般需要 12 伏电源供电。它是可以使用预接线的控制器，或由微控制器控制的三个晶体管去控制的。

确保挑选到合适的LED十分重要的，通常需要的是3-5伏或12伏的LED。较低电压的LED更适合电池供电的项目，而12伏的则更适合用于墙面电源供电。由于它们不可互换使用，选购时必需特别注意电压。

最后要介绍的是可寻址像素灯，这类LED内有一个微芯片，可接收和传递命令，需要使用微控制器去控制，因为它们需要接收指令才能操作。像素的代码里包括描述每个LED亮度的数值，可用0-255的任意数字来表示每个LED的亮度，并通过命令指示LED点亮哪些像素以及何时点亮。此外，还有一些特殊的LED，其内置的芯片可自行完成自闪或颜色变换的效果，称为烛光闪烁。

无论是初学者还是专业用户，这个视频都是关于LED的一个实用资源。通过了解LED的基本原理和应用，你可以更好地了解这种令人兴奋的技术，并探索在项目中使用LED的更多可能性。来为你的项目选择合适的LED，实现你的创意吧！

关于本系列视频

电子设计博大精深，对于初学者来说，有一定的难度。本系列视频旨在介绍一些入门级的技术和技巧，包括电路设计基础知识、简单编程等，让初学者从基础开始，再一步步向更进阶出发，在电子设计的世界里，发掘更多乐趣，同时也可以让电子设计爱好者温故知新。

关于Becky Stern

Becky Stern是一名创客，拥有多年设计电子项目的经验，创作和分享是她两大爱好。在独立创业之前，她曾担任 Instructables (Autodesk) 的产品经理、Adafruit 的可穿戴电子产品总监等。她的作品曾被 BBC、CNN、Business Insider、Forbes 和 Science Friday 等知名媒体报道过。她创建了数百个关于技术和手工制作的在线DIY教程和视频，旨在分享她的知识，帮助同是电子设计爱好者的同路人学习，以及相互交流。

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想了解更多相关内容，请到digikey.cn搜索并阅读以下文章：

• 如何将欧姆定律应用于串联和并联电路

• 如何为 LED 选择电阻器

更多实用工具：

• 欧姆定律计算器

• LED 串联电阻器计算器

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Adafruit Industries LLC 1528-1218-ND 可寻址照明 60 LED 灯条	Kitronik Ltd. 1927-1048-ND RGB LED (分立 4.5V 径向)	Stackpole Electronics Inc CF14JT220R 1/4W 轴向通孔电阻器

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