RF - 今日电子

期待半导体行业出现 

“龙象共舞”的局面 

昨天看到了一条消息,大意是 EDA 开发公司 Synplicity 已 

将其全球第二大研发中心选址印度,并期望印度可以成为其未来 

发展的引擎。再联想到印度在今年3月出台的半导体扶持政策, 

不由得让人感到,一场半导体产业的竞争已经在升温了。 

中国和印度——曾经的文明古国,又同时位列21世纪的“金 

砖四国”(这是高盛的经济学家在 2003 年说的,为中、印、俄、 

巴四国),如今,一同站在了信息产业的风头浪尖上。在半导体 

行业向亚洲转移的过程中,这两国都成为了首选。而谁会成为首 

选中的首选,就是个很有意思的话题了。 

中印两国都是大国,都有着劳动力和土地成本优势。但在一 

些具体环节上,却又各有优劣。中国被称为世界工厂,绝大多数 

行业(包括半导体)的产品加工制造都在中国境内进行。而且, 

多年的拉动内需政策也开始显现效果。遍布大江南北的交通网, 

各种发电站以及其他基础设施,使得生产物资的调配非常便捷。 

庞大且逐渐富裕起的人口,形成了一个潜力无限的大市场。这一 

点尤其对消费电子产业的兴起有利。不利的地方是自主开发能力 

还有待提高。不过,最近这几年内,这个问题在得到逐步改善。 

由于历史等原因,印度对西方跨国公司开放得较早。早在 

1985年,德州仪器公司就在印度班加罗尔成立办公室,而此地现 

在已成为了“印度硅谷”。与中国类似,印度也有个称号,叫做 

“世界实验室”,这是很让印度人得意的地方。从设立在中印两国 

的跨国公司开发中心的职能上 

也能看出这一点,中国的研发 

中心多开发本土化的产品,而 

编辑视点 

印度开发的产品则多面向全世界。当然,这一点也有个客观的原 

因,印度人的英语要好于中国人,这在与西方人的交流中很是有 

利。 

印度现在的目标很明确,建立先进的晶圆厂,打造一个完整 

的半导体产业链,但此目标的达成可非易事。中国在 IC制造和 

封装方面的领先,最重要的原因是有完整的轻重工业体系,而这 

一点,不是一朝一夕能建成的。尤其是近年来,中国正在全面进 

入重工业化的阶段,这可是印度不能望其项背的。所以,对于印 

度的态势,大可不必惊慌。不过 ,印度也有很多地方值得中国学 

习,尤其是在投资和知识产权保护方面。这些地方曾限制了中国 

软件业的发展,现在不应继续成为IC设计行业发展的瓶颈。 

其实,对与想晋身产业链上游的两国来说,最好的出路还是 

合作。两国地理相邻,产业的特点又比较互补,而且背后还有全 

世界最大的市场,只要能形成良好的互动机制,不愁不会共同达 

成目标。虽然这一天的到来,可能还会经历漫长曲折的过程,但 

还是让我们为它拭目以待吧。 

李晓延 

E-mail: scott@epc.com.cn

技术前沿 

纳米光学研究新进展开启了纳机电系统 

(NEMS) 的设计大门 

当达到纳米数量级,光在两个非常 

接近(有时可达到 10nm,比光的波长都 

要小)的表面之间辐射光子会产生能 

量,在光波长被中断时,光的特性会发 

生变化,产生出一些不稳定的波,叫做 

倏逝波(evanescent waves),这些很 

难预测方向的倏逝波更无法计算,这给 

研究者带来了巨大的工作挑战。 

近日,佐治亚理工大学的研究者发 

现了一种方法,可以预测辐射热传导时 

产生的倏逝波的行为,这项重要发现为 

纳米技术及纳机电系统(NEMS)开启了 

开发设计的大门,如太阳能热辐射技术 

等。 

该研究项目的领导人,佐治亚理工 

大学的张卓敏教授(Zhuomin Zhang) 

说,“该发现告诉我们一些基本信息,在 

利用纳米辐射热传导的一些设计中可以 

确定板之间的距离以及板的尺寸大小。 

在这个数量级上能了解光的行为,对利 

用这一现象的独特特性的设计技术是一 

个关键。” 

该研究团队发现,当质子通过两个 

表面间只有几纳米宽的真空间隙时,光 

并不是通常的直线辐射,而是发生了弯 

曲,他们同时注意到,在热辐射过程中, 

倏逝波被分裂开,从而容许他们想象并 

预见这些波的能量轨道。 

理解这些波的行为对任何基于纳米 

技术的设备开发都非常重要,如基于热 

辐射扫描隧道显微镜的纳米成像、扫描 

质子 - 隧道显微镜等。 

更多信息请参考 T h e r m a l 

Radiation Laboratory 的网站 http:// 

www.me.gatech.edu/~zzhang/,或 

致电张卓敏教授(Zhuomin Zhang),电 

话是 001-404-385-4225,Email: 

zhuomin.zhang@me.gatech.edu。 

IBM开发新工艺,让硅片变废为新 

近日,IBM 公司宣布已经成功开发 

了一种可回收有瑕疵硅片的处理技术, 

即通过这一技术,将处理过的废弃硅片 

变成太阳能面板的生产材料。 

众所周知,各种电子设备都需要完 

好的硅片,一旦硅片被发现有某些缺 

陷,就会立即被弃用。而在 IBM 的新工 

艺中,硅片表面的一些废弃物质会被喷 

砂工艺处理掉,然后再经新技术加工, 

电磁波通过两个金刚砂板中间的真空间隙, 

两个金刚砂板之间的间距仅100nm,其中一个 

的温度比另一个更高。图中的线代表能量流, 

当通过这个微小的间隙时,光波被弯曲了 

最后的成品被称为“monitor”。 

该处理工艺的发明者 Eric White 对 

记者介绍,硅片表面需要新工艺加水和 

磨砂片来清理,然后放置在干净的环境 

中待用,完成一块 8 英寸硅片的处理只 

需要 1 分钟左右。这些被清理干净的硅 

片最终可用于太阳能电池的生产。Eric 

还补充到,目前消费电子产品对硅片的 

需求量实在太大,IMB 无法填补这个缺 

今日电子 · 2007 年 12 月 

——王丽英 

口,所以暂时还没有向消费电子产品制 

造商输出这种硅片的计划。 

IBM 设在伯灵顿的工厂已经在 

2006 年就试用过这一工艺,每年还可以 

为 IBM 节约 50 多万美元的开支。今年 

IBM 设在纽约 East Fishkill 的工厂也开 

始应用这种新处理技术,预计今年这个 

工厂可为 IBM 节省 150 多万美元。 

——李晓延 

29

30 

专题特写:谐振器 / 振荡器 

新的设备特性使苛刻应用中 

的频率控制更稳固 

我们通常认为在电子系统中,石英 

晶体振荡器是最易碎的元件之一。这并 

不奇怪,因为振荡器里的石 

英晶体谐振器是由一个很大 

的结晶体组成的,就像一个 

大的圆空 AT-cut 晶体被金 

属夹固定在一个金属壳里。 

这种结构不能耐受高出 50~ 

100 g 太多的振动强度。这类 

晶体振荡器非常适合大型台 

式仪器和类似的设备,但不 

太适用于对高振动性要求很 

高的应用领域,如掌上电脑 

和军需设备。在这些设备中, 

加速度达到千个甚至万个 g。 

很明显,一般的晶体结构在 

此类应用中是不合适的。 

推动石英晶体和振荡器 

结构变化的动力来自对电子 

器件小型化的不断追求。伴随着照相机 

平版印刷的发展和加工石英晶体的化学 

工艺的进步,小型化在 1970 年迈出了关 

键的一步。这种新的处理工艺来自曾用 

于硅工业的一些技术,能够精确地磨制 

出小于 1mm 尺寸的石英 / 晶体,并能精 

确到几微米。在小型化进程中很重要的 


高振动石英晶体振荡器 

另一步是将晶体牢牢固定于一个粗 

糙机架的陶瓷封装技术得到发展。 

由此,这种制造与构造工艺成为了石英 

晶体小型化不成文的标准。 

石英晶体谐振和振荡器依然是精频控制的首选 

“小型化”与“好处” 

幸运的是,石英晶体振荡器的小型 

化还带来了额外的好处,那就是大大提 

高了它们冲击与振动的耐受性。因为尺 

寸小,谐振器质量较低,也因此对谐振器 

的力也较小。如果使用强安装材料,谐振 

Statek 公司 Gregory A .Burnett Farzin Jahed 

器就不会因为加速度太大掉下来,它会 

被牢牢固定在本来的位置上。进一步而 

言,由于它的小尺寸(短空白大小或短音 

叉齿)谐振器内的剪力很小,谐振器能抵 

抗高振动而不被破坏。 

小尺寸的另一个附加的 

好处是,谐振器的最低弯曲 

型频率状态可达几千赫兹或 

更高。这种情形至少会带来 

两个好处。 

不会被其所激活。 

第一个,由于振动到来 

之前大约 1mm 或更长时间 

会出现振动,可作为类似静 

电噪声的脉冲处理。在任何 

指定时段内的振动可大致看 

做一个固定的加速度,而这 

个加速度太小,所以不能激 

活晶体的弯曲模式。 

第二,这种弯曲型对频 

率要求非常高,振动产生的 

频率通常低于 2kHz,所以 

这在剧烈振动应用环境和工业制造 

板取代刳刨工具时期非常重要。利用这 

种现代的制造与构造,石英晶体谐振器 

不再是娇嫩易碎的东西。如今很多的制 

造商都能提供耐千 g 机械振动力的晶体 

和振荡器。 

(下转第 34 页)

MEMS 振荡器、谐振器和时钟产品 

是计时市场中新的、迅速成长的一部 

分。这些产品正在取代传统的石英和时 

钟芯片,它在单芯片上结合了上述两者 

的功能。不但如此,同样价格的 MEMS 

产品比石英设备尺寸更小,还能提供极 

佳的可靠性,非常稳定,且抗冲击和振 

荡的性能也是最好的。 

MEMS 振荡器的新功能还在 

不断增加。例如,MEMS振荡 

器现已成为目前市场上同等 

价格下尺寸最小的高质量因 

数(high-Q)振荡器、最稳 

定的高质量因数振荡器和尺 

寸最小的可编程振荡器。 

时间就是金钱 

一直以来 , 技术文章中都有对 

MEMS 计时方案的价格竞争力的很多思 

索。然而,现在这些已不再成为问题, 

MEMS 部件已经以具有竞争力的价格量 

产了。 

MEMS 制造工艺有极大的优势: 

200mm CMOS 晶圆可以减少振动;标 

准的 IC 封装提高了可靠性且降低了成 

本;时钟输出频率的电子编程使得解决 

方案的成本更低。这些方案已经可以大 

批量生产,产品交付期也很短。担心石 


MEMS 振荡器 101 

英供货能力跟不上的日子已经过去了。 

上述这些 MEMS 计时方案的优势 

是针对初学者的。今年 9 月,最低抖动、 

尺寸最小的可编程振荡器工程样片就已 

经开始供应了,相位抖动(随机)仅为 

0.5ps,适合千兆位以太网、光纤通道和 

SATA/SAS 设备。这一新的性能水平 

将 MEMS 可编程振荡器带入了曾经由 

昂贵的石英设备主导的应用领域。以 

后,这种高性能的趋势将继续提高 

MEMS 谐振器和锁相环(PLL)的相位 

噪声性能。 

新的 0.4mm 超薄振荡器也是在今 

年9月发布的。之所以能实现这一尺寸, 

是因为 MEMS 振荡器的晶圆厚度仅有 

0.15mm。这些振荡器和谐振器是适合 

超薄应用领域的高性能时钟源方案。我 

们可以想象它们用在智能卡、高密度存 

SiTime公司 John McDonald 

储模块和微小的无线节点。石英的本身 

很脆,这就限制了它用于很多薄型产 

品,同时这类应用也会降低产量,提高 

成本。 

质量因数 Q 

下面我们从更具体的角度来看看计 

时领域发生的变化和 MEMS 

振荡器有上述优势的原因。 

很多技术都曾承诺要取代商 

用级石英,但 40 多年来所有 

这些技术都没能实现这一目 

标。分析表明这些非石英计 

时技术之所以失败是因为它 

们大都不能达到石英固有的 

稳定性,也有些可以实现很 

好的稳定性的例子,但这些 

都比现有的石英解决方案的成本高出许 

多。 

质量因数 Q 用来衡量谐振器保持其 

能量的效果。钟就是在现实生活中的具 

有高质量因数的例子,钟被敲响以后, 

钟声要经过很长时间才会消散。但如果 

敲一个质量因数很低的塑料杯子,其声 

能量几乎在敲响的瞬间就消失了。 

石英厂商提供± 5~± 100ppm 范 

围的产品,最常见的规格是± 50~± 

100ppm。这些厂商之所以能实现这么 


31


好的稳定性是因为石英谐振器具有很高 

的质量因数 50 000~250 000。在某些 

极其学术的应用中,石英的质量因数能 

达到 1000 000~3000 000。MEMS 谐 

振器也有很高的质量因数。SiTime 公司 

的产品、Discera 公司的技术资料和很多 

学术资料都证明已生产出的 MEMS 谐 

振器 Q 值大约是 80 000,其最高可超过 

500 000。 

32 

Q 值非常关键是因为它和稳定性成 

正比。Q 值定义为谐振器被 -3dB 带宽 

图1 未来MEMS将被直接集成到CMOS中 

(上接第 30 页) 

即便如此,在大多数要求非常严格 

的应用场合,普通的晶体和振荡器并不 

合适,如军用和导弹电子。因为这其中 

的振动能达到几万 g。 

要满足这些方面的要求,光是谐振 

器的尺寸缩小并不够,还必须将其按照 

受剪力最小原则安放。举个例子,对高 

振动 AT-cut 晶体而言,第三点装配法 

可用于将晶体空白的无电端设置为晶体 

包。用这种方法,晶体抗振动水平能上 

升至 100 000g。同样地,用这种晶体结 

合更先进的结构工艺制造的振荡器也能 


分割的中心频率。一个 Q 值仅为 100 的 

谐振器会有一个很宽的质量因数曲线, 

其误差大约高达 10 000ppm。因此,封 

装压力和过程中很小的误差都会对谐振 

器的频率产生影响。 

频率稳定性,或说频率 ppm 误差实 

际上是被限于从谐振峰值测量 -3dB 的 

频带带宽的 1/2。尽管最初进行了仔细 

的校准,Q 值不到 1000 的谐振器每年的 

老化误差在几十到几百 ppm 都是可以接 

受的。MEMS 谐振器 50000 ±1%~ 

200000 ± 1% 的 Q 

值是由设计决定 

的。100000的Q值 

能产出大约 

10ppm 的产品。 

不是所有硅振荡 

器都一样 

达到 100 000g 的抗振动性。 

MEMS 振荡 

器是用纯单晶硅 

设计耐强振动系统时,记住以下几 

条箴言是非常有用的。 

● 晶体 / 振荡器(较小包内发现的) 

中,小尺寸的比大尺寸的更稳固。 

● 音叉晶体(通常为 10~600kHz) 

比扩展型晶体(520kHz~2.5MHz)稳 

固性更好。而 AT-cut 晶体(8MHz 以 

上)是最稳固的。 

● 对音叉和扩展型晶体而言,晶体 

尺寸随频率减小而减小,稳固性随频率 

增大而增强(对某一指定型晶体)。 

制成的。不能把 MEMS 振荡器和基于低 

Q 值的 LC 振荡电路的硅振荡器混为一 

谈。大部分基于 LC 振荡电路的硅振荡 

器的 Q 值很低,稳定性差。这类产品提 

供某种程度的可编程性能,适合为微处 

理器和一些对 ppm 要求不高的应用提供 

计时方案。 

MEMS的未来 

未来 , MEMS 将被直接集成到 

CMOS 中,如图 1 所示。这种集成将带 

来很多好处,如尺寸更小、性能更高和 

生产更简单。MEMS 方案无可比拟的尺 

寸优势将使无线节点和多芯片模块尺寸 

进一步缩小成为可能,同时还能使 PCB 

上不再有石英。SiTime 公司的 EpiSEAL 

和 MEMS First 工艺就是能够实现与 

CMOS 集成的实例。 

最近的工艺发展已允许将先进的 

0.18 μm CMOS 电路和功能齐全的 

MEMS 成功的集成。 EPC 

● 对 AT 晶体而言,晶体在 13~ 

50MHz 内是最稳固的,当处在 16~ 

32MHz 时最佳。 

● 注意对超过千 g 级的振动,普通 

的晶体和振荡器是不合适的,需要采用 

专为高振动应用环境设计的类型。 

● 如果已知振动是沿单一方向被采 

用,合理选择晶体 / 振荡器的方位能大 

大提高系统稳固性。 

● 除了检验数据表上必要的说明, 

别忘了问清制造商供应高振动设备的历 

史。 

EPC

RF/ 微波器件特刊 

36 

低噪声、集成的 VCO/PLL RF 合成器 

满足了无线基础设施的需求 

无线通信应用中的合成器 

在无线通信系统设计中,为混频器 

与调制解调器生成本地振荡器(LO)时钟 

的合成器是决定系统性能高低的关键组 

件。其会直接降低系统性能裕量,进而 

影响接收机的灵敏度、发送器的误差矢 

量幅度(EVM)以及信号频谱属性。采用 

外差(双转换)分集成接收机与直接转 

图 1 无线基站收发器 

换发送器的无线收发器是一种常见的应 

用配置(见图 1)。 

影响系统性能的合成器参数 

为了阐明合成器对系统性能的影 

响,可先来看看接收机的实施方案。底 

层标准(如适用于 GSM 的 3GPP 标准) 

规定了接收机的灵敏度以及有关干扰信 

号所需的容差。干扰信号通常是移动手 

持终端或基站采用其他频率转发的,其 


功率可能要比接收机需要接收的信号高 

很多。在降频转换混频器中,其所需信 

号将与 LO 信号混合,以生成有用的中 

频(IF)信号。这时,干扰信号也可能会 

与 LO 的相位噪声和寄生信号混合在一 

起,从而造成对信号频率的干扰,进而 

有效降低信噪比。通过查看标准的合成 

器实施方案,就可以了解上述失真的因 

果关系。 

德州仪器无线基础设施业务开发经理 Matthias Feulner 

在如图 2 所示的整数 N 锁 

相环(PLL)合成器实施方案中, 

对低参考输入频率 f ref 与高频 

VCO 的输出频率 f VCO 作了比 

较,该工作可在相频检测器 

(PFD)中进行。为匹配相关频 

率,可将输入频率及VCO频率 

图 2 具有整数 N PLL和外部 VCO的合合器 

分别除以 R 和 N,这样就能在 PFD 中获 

得比较频率 f PFD 。PFD 将对输入频率除 

以 R 和 VCO 频率除以 N 所得出的值进 

行比较,并生成控制信号,以增加或减 

少 VCO 频率,直至 PFD 电路的两个输 

入频率相等为止。这时,PLL 就被锁定 

了。 

合成器相位噪声 

在理想情况下,LO合成器只生成一 

个离散频率。但实际情况并非如此,合 

成器输出频谱还会受到宽带噪声(即相 

位噪声)的影响。 

对合成器输出频谱产生影响的噪声 

源有如下几种:VCO 本身产生的相位噪 

声、PLL 分频器产生的噪声以及环路滤

表 1 GSM Rx 合成器的宽带噪声与相位噪声要求 

波器组件产生的噪声等。由于 PLL 电路 

系统具有过滤特性,尤其是受滤波器环 

路中的(低通)环路滤波器的影响,带 

宽噪声将来自 PLL,而环路带宽外部噪 

声则主要来自 VCO 相位噪声。 

接收机的降频转换混合器 LO 处的 

相位噪声会使潜在的干扰信号与宽带相 

位噪声混合,从而在混频器输出端对信 

号频率产生干扰。由于干扰信号的功率 

可能远远高于有用信号功率,因此,IF 

降频转换以后可能会屏蔽有用信号。 

合成器寄生信号 

如果 PLL 锁定,PFD 在理论上不会 

输出任何控制信号以改变 VCO 频率。但 

实际上,它会生成许多频率与 f PFD 相同 

且波长较短的交流脉冲信号,平均起来 

应该能使 VCO 保持恒定的输出频率。如 

果交流脉冲不是完全匹配的,则会在合 

成器输出端产生离散寄生信号,并与中 

心频率发生偏移,其偏移量为 f PFD 的数 

倍。带整数 N PLL 的 f PFD 通常需要对应 

系统的通道频率间隔(如就 GSM 而言为 

200kHz), 这会使寄生信号与有用信号 

发生混频。同时,还有可能产生干扰信 

号。寄生信号与干扰信号在接收机中混 

合,这又会在 IF 降频转换后对信号产生 

干扰。就发送器而言,所需信号与寄生 

信号相混合,就会对其他频率产生干 

扰,也就不能满足输出频谱调制掩膜 

(modulation mask)的要求。 

系统要求 

如前所述,相位噪声及寄生信号与 

有用信号或干扰信号混频后,都会对信 

号通道造成干扰,从而显著降低信噪 

比,并最终影响到接收机的灵敏度。为 

了确保 GSM 系统正确运行,必须满足 

3GPP 标准制定的如下相关要求: 

● 接收机参考灵敏度 

● 阻塞特性 

● 干扰信号比(载波与干扰信号之 

比)与互调 

基于上述标准要求,就能给接收合 

成器制定相关规范了。对相位噪声而 

言,假定所需信号电平为 -101dBm,载 

波干扰信号比为 9dB,从而得出下面的 

要求。 

集成宽带噪声要求结合了 200kHz 


载波偏移 GSM400 和 GSM900 DCS1800 和 PCS1900 

200kHz 带宽噪声 

200kHz 带宽噪声 

相同的相位噪声 

的集成宽带噪声的集成宽带噪声 

通道频率间隔(通道带宽)情况下相位 

噪声与寄生信号的影响,因为二者对接 

收机灵敏度的影响很类似。而对发送器 

来说,情况则有所不同,要明确宽带噪 

声及调制掩膜造成的影响,以避免发送 

通道干扰其他基站相邻通道的工作。 

传统实施方法与集成解决方案 

满足 GSM 系统的相位噪声与寄生 

信号要求一直都是一个难题,必须认真 

优化构成合成器的 VCO、PLL 及环路滤 

波器。独立 VCO 的实施方案通常是通过 

激光微调来提高频率精确度,并配合高 

性能整数 N PLL(如 TI 的 TRF3750), 

这样就能设计出符合严格标准要求的合 

成器。 

相同的相位噪声 

600kHz ≤│ f-f o │


38 

近场通信技术拓展电信智能卡应用 

近来,近场通信(NFC)技术应用在 

世界范围内受到了广泛关注,国内外的 

电信运营商、手机厂商等不同角色纷纷 

开展应用试点,一些国际性协会组织也 

积极进行标准化促进工作。据业内相关 

机构预测,基于近场通信技术的手机应 

用将会成为移动增值业务的下一个杀手 

级应用。 

什么是近场通信 

1 近场通信(NFC)技术 

近场通信(N e a r F i e l d 

Communication,NFC),是由非接触式 

射频识别(RFID)及互连互通技术整合演 

变而来,通过在单一芯片上集成感应式 

读卡器、感应式卡片和点对点通信的功 

能,利用移动终端实现移动支付、电子 

票务、门禁、移动身份识别、防伪等应 

用。 

NFC 采用 13.56MHz 作为近距离通 

信频率标准,兼容 ISO 14443、ISO 15693、 

Felica 等射频标准。其典型操作距离只 

有几厘米,运行距离范围在20cm 内,数 

据传输速度可以选择 106Kb/s、212Kb/ 

s 或者 424Kb/s,将来可提高至 1Mb 左 

右。NFC 信息传递是通过频谱中无线频 

率部分的电磁感应耦合方式实现的。 


2 电信智能卡 

智能卡的名称来源于英文名词 

“Smart Card”,是 IC 卡(集成电路卡) 

的一种。智能卡包括中央处理器CPU、可 

编程只读存储器 EEPROM、随机存储器 

RAM 和固化在只读存储器 ROM 中的卡 

内操作系统 COS(Chip Operating 

System)。卡中数据分为外部读取和内部 

处理部分,能够确保卡中数据安全可靠。 

根据应用的行业来划分,智能卡又 

可以划分为:电信智能卡、金融智能卡、 

身份证智能卡、门禁智能卡等。目前我 

国电信行业总发卡量已超过 20 多亿张, 

占我国 IC 卡发行总量的75% 左右。2006 

年中国联通电信智能卡发行量超过了 

1.27 亿张,中国移动发行量约 4 亿张。 

电信智能卡最初的定位仅仅是承担 

手机登录网络时的鉴权认证,通常称为 

SIM 卡或 UIM 卡。随着移动通信技术和 

增值业务技术的发展,电信智能卡已经 

发展成为了运营商快速开展增值业务的 

强大平台。 

近场通信技术及应用 

1 近场通信技术研究进展 

从目前情况看,近场通信相关的主 

要技术方案包括以下几种。 

中国联合通信有限公司许海翔伏京生 

联通华建网络有限公司翟巍白璐高博 

● 双界面卡 

双界面卡是基于卡片的解决方案, 

由一个微处理器芯片和一个与微处理器 

相连的天线线圈组成,集接触式与非接 

触式接口为一体,两种接口共享同一个 

微处理器、操作系统和 EEPROM。非接 

触界面由读写器产生的电磁场提供能 

量,通过射频方式实现能量供应和数据 

传输。接触界面完全兼容接触式卡片应 

用系统和读写机具。 

通过双界面卡方案实现的移动增值 

服务,只限于卡模拟方式,例如电子钱 

包卡、电子票、门禁卡等应用。目前实 

现方式包括定制手机、低成本天线组件 

两种方案。 

● NFC 

NFC 是基于手机终端的技术解决 

方案,将 NFC 控制芯片、非接触式应用 

芯片(SmartMx)、射频天线集成到手 

机上。 

NFC 方案可以实现卡模拟、阅读器 

模拟、点对点通信三种应用模式,例如 

支付类应用、票务应用、防伪、广告、数 

据同步等。 

● eNFC 

eNFC 是手机和智能卡相融合的实 

现方式,将非接触式 IC 卡应用放在(U)

SIM 卡中,NFC 芯片通过单线通信协议 

与(U)SIM 卡通信,更加符合机卡分离 

的技术特点。原有的移动通信应用与非 

接触式 IC 卡等增值应用由统一的单芯 

片管理,使得移动运营商可更加安全、 

简便、有力的对(U)SIM 卡以及其中的 

增值应用进行发行、管理和控制,因此 

受到多数运营商的青睐。 

2 技术标准化 

NFC 由 Philips、Sony 两家公司提 

出后,在 2003 年 12 月 8 日通过 ISO/IEC 

(International Organization for 

Standardization/International 

Electrotechnical Commission)机构的 

审核而成为国际标准,并在 2004 年 3 月 

18 日由 ECMA(European Computer 

Manufacturers Association)认定为欧 

洲标准。目前已通过的标准编列有 ISO/ 

IEC 18092(NFCIP-1)、 ECMA-340、 

ECMA-352、ECMA-356、ECMA- 

362、ISO/IEC 21481(NFCIP-2)。 

为了推动 NFC 技术的发展和普及, 

飞利浦、索尼和诺基亚创建了一个非营 

利性的行业协会—— NFC 论坛,旨在促 

进 NFC 技术的实施和标准化,确保设备 

和服务之间协同合作。目前,NFC 论坛 

在全球拥有超过100多个成员,其中包括 

我国的复旦微电子和清华同方微电子。 

2006 年 8 月,NFC 论坛正式对外发 

布四份关于 NFC 的技术文件,使 NFC 

有了更清晰具体的实现方向,同时也使 

NFC 技术与手机的结合取得重要进展。 

这些文件包括数据交换格式(NFC Data 

Exchange Format,NDEF)、记录类型 

定义(NFC Record Type Definition, 

RTD),以及与 RTD 相关的文件与网络 

资源的基本技术规格(NFC Text RTD 

Technical Specification、NFC URI 

RTD Technical Specification)。 

目前仍有 NFC 的一些标准没有被 

确定,自 2006 年 11 月 USB 组织对 SIM 

卡和手机基带间的高速接口进行投票以 

来,手机中 SIM 卡与NFC 芯片连接的 

接口标准已经拖延了相当长的时间。国 

际标准化组织在专注于 NFC 接口方面 

的工作,目前仍在进行中。 

3 应用模式及国内外案例 

近场通信业务支持卡模拟、阅读器 

模拟,点对点通信三种应用模式。 

卡模拟:银行卡、积分卡、各类储 

值卡、身份识别、门禁、行业卡等应用; 

阅读器模式:进行读取标签广告、 

防伪等应用; 

点对点通信模式:提供两个 NFC 设 

备之间数据传输、游戏等服务。 

近几年时间里,国内外进行了很多 

有关 NFC 技术应用的试验,为技术改进 

和应用推广奠定了很好的基础,其中包 

括: 

● 日本 NTT DoCoMo 公司自 2004 

年 7月推出基于非接触式 IC 卡式手机钱 

包业务,希望用手机钱包逐步替代人们 

在钱包中放置的所有物品。 

● 韩国 SK Telecom 公司推出的基 

于非接触 IC 卡技术的 MONETA 业务, 

利用手机与银行信用卡结合,使用户使 

用手机进行现场支付业务。 

● 诺基亚推出了新款 6131 近场通 

信手机,并进行了关于电子钱包、公交 

应用、数据业务下载等应用的试验;美 


国银行试点利用手机提供万事达卡 

PayPass 应用;法国巴黎公交与地铁系 

统采用近场通信技术,实现了手机购买 

车票与扣费乘车,并推出了商用版本的 

SAGEM 非接触手机终端和相应的 SIM 

卡;从欧洲到北美近场通信应用已经从 

试点工作逐步走向试商用。 

● 2006 年 6 月诺基亚、厦门移动、 

厦门易通卡公司、菲利浦公司共同在厦 

门启动中国首个近距离通信手机支付现 

场试验。使用 Nokia3220 手机实现厦门 

易通卡覆盖的公交汽车、轮渡、餐厅、电 

影院、便利店等营业网点的手机支付。 

● 2007 年 3 月 13 日正式在上海推出 

了移动认证业务,这个业务由诺基亚公 

司和上海质监、上海消防联合实施。执 

法人员只需持定制防伪应用的近场通信 

手机,即可随时随地读取烟花爆竹所贴 

电子标签的全球唯一识别码,并实时上 

传至防伪服务器与数据库校验。 

● 2007 年 5 月 17 日由重庆移动、重 

庆市商业银行、结行商务有限公司联合 

发行的长江掌中行卡正式投入商用。它 

有标准的非接触 IC 卡和手机粘贴卡两 

种体现形式,可广泛应用于传统零售 

业、网络数字产品消费、公用事业代收 

费业务、智能化管理领域等。 

● 湖北电信目前与武汉天喻合作开 

发基于小灵通的非接触式 IC 卡应用,采 

用应用预置在卡片中的方式,目前已经 

预置的应用有公交卡、校园卡等。 

基于电信智能卡的近场通信技术探索 

1 技术方案特点 

该方案以 SIM 卡为核心,应用放在 


39


单芯片的 SIM 卡中,确保了业务完全是 

由运营商控制并进行有效管理。业务逻 

辑层与射频 RF 层分离,业务逻辑由SIM 

卡管理,而射频由内置于手机的 NFC 芯 

片进行管理。采用此方案,可以很容易 

地将目前已经在 Java 卡上实现的其他 

应用,例如银行及公交应用部署在 SIM 

卡上,使 SIM 卡成为一卡多用的多功能 

卡。方案特点如下: 

40 

● 以运营商为核心:在这个技术方 

案中,所有的非接触式应用都存储在运 

营商发行的 SIM 卡上,因此运营商可以 

有效地规划和管理非接触式业务,发挥 

核心的作用。 

● 多协议支持:手机可以支持卡片 

模拟及读卡器模式,兼容 ISO 1443 

type A、type B、type B calypso、 

Felica 以及 RFID-ISO 15693。 

● 匮电工作模式:即使在手机关机 

或者电池用尽的情况下,SIM 卡中的非 

接触应用仍然可以正常工作。对于公共 

交通及小额支付,这是一个非常必要的 

功能。 

● 多应用支持:SIM 卡支持 Global 

Platform(GP)技术架构。 

这种架构保证了在 SIM 卡 

中可以按照一套完整的安 

全标准创建多个独立的安 

全域,以存储多种完全不 

同的应用,例如移动通信、 

公共交通、电子钱包、票务 

应用、门禁等。 

● 业务的可移植性及 

延续性:由于应用信息是 

存储在 SIM 卡中,因此在用 


图 1 SIM 卡架构图 

户更换手机之后,所有的应用都可以继 

续。 

● 安全性:SIM 卡本身的安全机制 

为存储在卡中的交易提供了一个安全的 

运行环境。同时,基于 GP 架构的 Java 

卡更实现了不同应用之间的隔离,有效 

防止未授权的恶意攻击行为。 

● 开放的解决方案:相关的技术规 

范均已开放并提交至 ETSI。 

2 相关技术环节 

● eNFC 芯片组 

该芯片组要求支持标准的 ISO 

15693, ISO 14443-A/B、ISO 18092 

协议;支持读卡器、卡片模拟以及点对 

点数据传输三种工作模式,支持匮电工 

作模式。目前已有 Inside 公司可提供商 

用产品,NXP 公司也将于 2007 年底提 

供此类芯片组。 

● SIM 卡 

为保证SIM 卡上交易应用的安全 

性以及交易应用的空中下载,按照 

Global Platform 要求实现 SIM 卡的应 

用管理架构。为保证应用提供商及可信 

任的第三方能够独立开发交易应用, 

SIM 卡应同时支持 Java 卡标准,以保证 

卡片及应用的互操作性。同时支持单线 

通信协议实现与 eNFC 芯片之间的通 

信,也必须兼容 ISO 7816 接口保证 SIM 

卡原有移动通信业务的正常使用,并支 

持多线程操作模式。目前雅斯拓等多家 

卡商均可提供此类卡片。 

● 手机终端 

手机终端硬件上,需集成 eNFC 芯 

片及天线,将 eNFC 芯片与 SIM 卡的第 

六管脚相连,以保证 eNFC 芯片与 SIM 

卡的通信。在软件方面,实现 BIP 协议 

以支持 SIM 卡通过 TCP/IP 通道与远端 

服务器进行通信。SAGEM 此类手机终 

端已经在巴黎地铁的试点项目应用。 

图 2 手机终端硬件结构图 

议 

3 重要技术问题研究 

(1)NFC 控制芯片与 SIM 卡通信协 

考虑到与国际规范兼容问题,NFC 

控制芯片与 SIM 卡通信协议将采用单线 

协议。手机上的非接触模块被划分为如 

下两个部分。

● eNFC 芯片组:eNFC 芯片组与 

天线一起被设计在手机中,起到一个调 

制解调器的作用。它主要用来处理射频 

RF 协议本身,将射频信号转换为帧信 

号从 SIM 卡上的 C6 管脚传送到SIM 卡 

中,或者将从 SIM 卡同一管脚接收到的 

图 3 单线协议概要模型图 

帧信号转换为射频信号。 

● SIM 卡:SIM 卡主要用于存储 

Java 应用并处理非接触交易,卡片须 

支持单线协议并能够与 eNFC 芯片进 

行通信。 

单线协议本身是一个全双工的通信 

协议,使用电压和电流调制在 SIM 卡片 

及 eNFC 芯片组之间传输数据。 

(2) 应用安全机制 

整个系统及业务流程遵循 GP 标准, 

(上接第 38 页) 

方案的标准要求。不过,无线基础设施 

设备的要求非常严格,而 GSM 的技术标 

准要求更具挑战性。因此,长期以来还 

难以在基站中实施上述技术理念。最 

近,集成器件性能不断提高,这使得在 

基础设施应用中采用集成器件成为可 

能。N VCO/PLL TRF3761 是该新型 

高性能集成 VCO/PLL 产品系列的首款 

以满足应用各方对安全性的要求。根据 

GP标准,卡片内存被分隔为若干独立的 

安全域,分为如下两种类型。 

● 卡片发行者安全域:负责卡片管 

理功能,控制其他安全域的生命周期, 

由卡片发行者(通常是运营商)掌控; 

● 应用提供方安全域:应用提供方 

可以在自己控制的安全域内下载及安装 

新的应用。 

另外,相关各技术环节对应用安全 

也有保障。 

● SIM/UIM 卡:按照 GP 标准实现 

卡片的应用管理构架,保证卡片上交易 

的安全性以及应用能够安全的通过空中 

下载; 

● 受理终端(POS):受理终端需根据 

应用发行方的密钥管理体系、技术规 

范、业务流程要求进行定制; 

● 应用发行系统:系统设计符合 

GP 标准,分为卡片发行方、应用发行方 

系统,采用完全分离的密钥体系,各自 

独立管理; 

● 手机终端:只作为透明的传输通 

道,不存储任何与应用发行、电子钱包 

消费、充值过程相关的密钥、证书,降 

产品,是一款与片上 VCO 全面集成的整 

数 N PLL(见图 3)。此外,其内置的输 

出分频器还能在 1/2 及 1/4 的 VCO 频 

率下工作,从而扩大了工作范围。环路 

滤波器是少数几个需要组合成一个完整 

合成器的外部组件之一,其在优化整体 

合成器性能方面实现了更大的灵活性。 

如前所述,相位噪声及寄生信号是 


低被破解风险。 

(3)匮电工作模式 

公交、门禁等典型应用均要求支持 

匮电工作模式,此时能量主要是由线圈 

感应获得,相对有限。低能量会导致射 

频性能低和不可靠数据产生,这就要求 

NFC 控制芯片、SIM 卡等都具备低功 

耗工作能力,有效利用手机的残留电量 

达到匮电工作状态下的良好的射频性 

能。 

应用前景展望 

电信智能卡未来必将会提供更大存 

储容量、更高通信速率、更强计算能力 

以及更加完善的身份鉴权体系。基于以 

上的技术保障,电信智能卡将会成为一 

个支持多任务、多应用的业务平台。作 

为其中一类重要的应用,近场通信技术 

应用将改变移动运营商、手机厂商、智 

能卡厂商、系统供应商、应用提供商之 

间合作的方式,建立新的业务模式与赢 

利机会,进一步提高用户消费行为的电 

子化程度,从而成为移动通信行业增值 

业务新的增长点。 


EPC 

关键的性能参数。为了检验器件性能, 

我们应认真分析相位噪声图,其中包括 

当 f VCO 设为 1800MHz 时合成器的寄生 

信号图。此时,环路滤波器的频率为 

15kHz,器件参考输入频率为 10MHz 

时,该器件的 PFD 工作频率将为 

200kHz。 

EPC 

41


移动WiMAX和LNA:如何优化接收能力 

42 

移动 WiMAX 通信标准 802.16e 为 

高速移动设备和基站间带来高速的数据 

传输能力。通过这个标准的推出,服务 

供应商将能够提供符合现代先进生活型 

态的无线通信服务,用户可以在移动的 

车辆中通过笔记本电脑或 PDA 体会高 

带宽无线通信网络数据接入所带来的好 

处。除了移动能力外,802.16e 标准还 

带来了非视距范围(NLOS,non-line- 

of-sight)的数据传输能力。 

对于无线网络接收链的设 

计工程师,移动 WiMAX 带来 

了许多技术上的挑战,由于移 

动中的接收器可能会通过多种 

不同传输路径接收到信号,因 

此设计工程师必须开发出一个 

能够侦测经过较长传输路径, 

同时受到路径上遮蔽物影响而造成衰减 

的微弱信号,这就需要一个低噪声且高 

增益的接收器。除此之外,当接近基站 

时,接收器也必须可以忍受较强的输入 

信号而不会造成接收器内后级电路发生 

过载的情形,这就需要接收器具备有高 

线性度和对输入信号进行衰减处理的能 

力。 

WiMAX接收器宽广动态范围的解决方案 

以下我们将介绍一个通过集成旁路 


开关的低噪声放大器来解决移动 

WiMAX 宽广动态范围问题的优化解决 

方案,在讨论中所采用的低噪声放大器 

为安华高科技(Avago Technologies)公 

司的 MGA-645T6。 

MGA-645T6 是一个集成旁路开关 

的 GaAs 低噪声放大器,这款 LNA 采用 

厚度仅 0.4mm 且占用面积只有 1.3mm × 

2mm 的超薄型小型无引脚封装,其可以 

图 1 MGA-645T6 的简化内部电路和外部线路图 

通过改变控制引脚(引脚 Vbypass,见图 

1)简单地将放大器在放大模式或旁路模式 

间切换。在控制引脚上加入 0~0.3V 的电 

压或将它保持在开路状态会让器件进入 

旁路模式,LNA 的内部会自动进行匹配 

处理,因此在放大模式或旁路模式之间 

切换所造成的阻抗变化基本上可以被忽 

略。 

图 1 显示了 LNA 的简化内部电路以 

及如何予以偏压以优化 WiMAX 频率下 

器件效能的应用线路,图 2 则显示了功 

安华高科技公司 Asrul Sani Abdullah Tan Chew Ean 

能演示电路板上的器件安排和布局。这 

款 LNA 所需的电路板空间相当小,非常 

适合应用在对空间相当敏感的移动接收 

器场合。 

LNA 以 3V、7mA 进行偏压,适合 

各种低功耗的移动接收设备。通过这个 

偏压条件,LNA 可以在 2.3~2.5GHz 

频带提供超过 15dB 的增益以及大于 

10dB 的输入和输出回波耗损,电路板上 

所测得的噪声指数(NF, Noise 

Figure)低于 1.1dB,输入三阶 

交调截取点(IIP3,Input Third 

Order Intercept Point)则大于 

+7dBm。 

在旁路模式下,插入耗损 

大约为4.5dB,输入和输出回 

波耗损则大于 10dB,旁路模式 

下的 IIP3 比 +15dBm 高许多。此外,旁 

路模式下的电流消耗也相当低,大约在 

图 2 功能演示电路板上的器件安排

mA 级范围,而这正是延长移动接收设 

备电池使用时间的关键特性。 

MGA-645T6 的电流可以通过改变 

控制引脚上的电压来加以调整,较高的 

控制电压将提高器件的电流并些微地改 

善增益,请参考图 3。 

图 3 增益和 Idd 相对于旁路电压 Vbypass 间 

的关系 

图 4 LNA 放大和旁路模式下射频效能表现 

图 4 则显示了 MGA-645T6 在放大 

和旁路模式下的射频效能。 

具备可变增益状态、灵敏度和线性度的 

接收链 

设计可变增益状态接收器的一个方 

法是串接两个 MGA-645T6,这两个 

MGA-645T6 都能够在放大或旁路模式 

间切换来改变增益、灵敏度与线性度, 

图 5 为在 2.4GHz 频带下采用 MGA- 

645T6 串接设计的简化方块图。 

在输入信号微弱时,两个 MGA- 

图 5 WiMAX 接收器的射频前端 

645T6 都切换到放大模式以取得高增益 

和较佳的灵敏度。处于放大模式下的第 

一级 LNA 有助于维持良好的噪声指数, 

对侦测微弱输入信号相当重要,而同样 

采用放大模式的第二级 LNA 则可以进 

一步放大所接收的微弱信号。 

对于强度较高的接收信号则不需要 

高增益,因此第一级 LNA 可以采用放大 

模式以保持系统的噪声指数,第二级 

LNA 则可以切换到旁路模式来改善整 

体的线性度并降低系统的电流消耗。这 

样的组合方式虽然整体增益较低,但却 

具有较高的整体线性度、较低的电流消 

耗以及相同的噪声指数,而较低的增益 

可以让设计工程师为后级电路设定较低 

的线性化要求,将能够有助于节省接收 

器设计的整体成本。 

当然,这两个电路级也可以在接收 

器接近基站时都切换到旁路模式,这样 

的组合可以对较强的信号进行衰减,避 

免接收器的后级电路发生过载,较强的 

信号可能会造成接收器的后级电路进入 

饱和状态,产生非线性化信号并影响所 

接收数据的精确度。 

开关时间 

开关时间是 WiMAX 接收链,特别 

是分时双工(TDD,Time Division 

Duplex)系统的重要参数,快速的开关 

时间可以确保高效率且高可靠度的数据 


传输。MGA-645T6 具有小于 0.5 μ s 的 

导通和关断时间。以下,我们将提供 

MGA-645T6 的开关时间相关信息以及 

用来测量开关时间的方法。 

开关时间可通过在射频输入端加 

图6 MGA-645T6的导通时间(由关闭模式切 

换到 LNA/ 旁路模式) 

入 -25dBm 的 2.4GHz CW 信号,以及 

在器件的 Vbypass 控制引脚加上 0V(旁 

路模式)或 1.8V(LNA 模式)来进行测量。 

此外,利用周期为 100 μ s 的 0~+3V 变 

化方波可进行器件工作模式的切换,其 

中,+3V 将器件切换为 LNA/ 旁路模式, 

0V 则将器件切换为关断模式。在测量开 

关换时间时,图 1 中的 R1 与 C2 会予以 

移除。 

图7 MGA-645T5的关断时间(由LNA/旁路模 

式切换到关闭模式) 

图 8 MGA-645T6 LNA 导通和关断时间的测 

量设置安排 EPC 


43


前言 

44 

构建高精度脉冲器件自动测试系统 

雷达的微波射频系统主要包括混频 

器、滤波器、放大器、天线等部分。其 

中放大器、混频器、T/R 组件为脉冲器 

件测试的主要对象。这些关键部件会对 

雷达的脉冲调制信号造成影响,典型的 

信号恶化包含:信号过冲、定降、振铃 

及脉冲的寄生调制(UMOP)等。这些 

现象都会对整个雷达系统的性能带来很 

大影响。如使脉冲多普勒雷达的对消处 

理能力下降、目标运动速度检测的分辨 

率下降、相控振雷达合成波束变形等。 

对雷达系统中关键的射频微波器件,需 

要完整精确地测试其脉冲状态下的传 

输 / 反射及其他性能指标。 

本文介绍的脉冲器件自动测试系 

统,可以满足上述测试要求,该系统基 

于 Agilent PNA 系列网络分析仪实现, 

表 1 宽带模式和窄带模式测试方法对比 

最小脉冲宽度 10 μ s 


可满足雷达系统和关键部件研发和生产 

测试的技术要求。该系统于 2006 年 1 月 

在 Agilent Open Lab 开发并建立。 

脉冲器件 S 参数测试 

系统激励功率峰值功率:13dBm,支持外置推动放大器 

PNA 脉冲网络仪测试系统基于 

Agilent PNA 高性能网络分析仪实现。 

脉冲测试系统由网络分析仪、脉冲调制 

器、脉冲发生器、测试软件等组成。网 

络分析仪完成扫频激励信号合成和被测 

件响应信号的分析。脉冲调制器完成对 

图 1 Agilent 脉冲 S 参数测试系统 

宽带模式脉冲器件测试方案技术特点 

测试频率范围 500MHz~6GHz/13GHz/20GHz/40GHz,根据网络分析仪配置 

技术特点 

最小脉冲宽度 20ns 

安捷伦科技公司李建宇 

扫频连续波信号的脉冲调制及放大处 

理。而脉冲发生器负责输出脉冲调制信 

号、网络分析仪触发控制信号、被测件 

同步控制等信号。 

PNA 脉冲网络仪系统采用灵活的 

组合配置方式。针对不同类型的器件测 

试要求,可以在测试激励功率,被测件 

控制信号等方面进行扩展。 

根据测试状态和被测件性能要求, 

PNA 脉冲网络仪可以采用两种不同的方 

法来完成对脉冲器件的测试。这两种方 

法分别是宽带模式和窄带模式(见表 1 

所示)。宽带模式是指网络分析仪接收 

机带宽大于脉冲调制信号的带宽,能够 

对测试的脉冲调制信号充分响应,接收 

机在触发控制条件下完成测试。宽带测 

试模式主要适合于较宽脉冲宽度的测试 

要求,测试的动态范围与脉冲调制信号 

适合于 10 μ s 数量级脉冲宽度,大重复周期脉冲状态的测试。测试动态范围受脉冲宽度影响。大重复周期状态下测试 

速度较快。适合生产测试应用 

系统激励功率峰值功率:13dBm,支持外置推动放大器 

窄带模式脉冲器件测试方案技术特点 

测试频率范围 500MHz~20GHz/40GHz,根据网络分析仪配置 

适合 20ns 以上脉冲宽度状态的测试。测试动态范围受脉冲占空比影响。大重复周期状态下测试速度较慢。 

技术特点适合研究开发测试应用。 

接收机可使用门控信号完成选时测试。保证被测件在窄脉冲状态下参数测试的精度。

图 2 脉冲网络仪的宽带测试模式 

图 3 脉冲网络仪的窄带测试模式 

图 4 Agilent PNA 脉冲网络仪的测试精度 

的占空比无关。窄带模式是指接收机带 

宽小于脉冲调制信号的脉冲重复频率, 

通过接收机的滤波,脉冲调制信号被转 

换为连续波信号,测试时不需要触发的 

控制。窄带模式适合于窄脉冲宽度状态 

的测试,测试动态范围不受脉冲宽带的 

限制。Agilent PNA 网络仪采用专有的 

数字滤波处理技术,能完成针对不同脉 

冲重复频率信号的滤波处理。Agilent 

PNA 网络仪的高灵敏度接收机也确保了 

窄带测试模式下系统的动态范围和测试 

精度。 

图 7 脉冲器件自动测试系统测试流程 


PNA 脉冲网络仪的主要技术特点 

是测试精度高。图 4 为 PNA 脉冲网络仪 

分别采用窄带方法完成 20ns脉宽和宽带 

法测试 10 μ s 脉宽的精度说明。 

图 5 T/R 组件相位控制过程分析 

图6 微波器件的雷达系统级参数测试解决方案 

脉冲器件雷达系统参数测试 

电路的系统级性能指标测试是指将 

被测件置于真实工作状态下时评估其性 


45


能。对 T/R 组件进行雷达系统级性能测 

试,根据雷达的工作体制输入脉冲压缩 

雷达信号,如线性调频信号。然后对 T/ 

R 组件输出信号的功率、频率、信噪比、 

调频频偏、调频失真、脉冲参数进行全 

面测试。这是对 T/R 组件工作性能最系 

统和最全面的分析测试。 

集成的自动测试系统 

46 

器件的测试流程在测试程序的控制 

下自动完成。自动测试程序直接运行于 

PNA 网络仪上,不需要专门的测试计算 

机。这样可大大提高测试效率,并方便 

测试人员操作。基于这套自动测试系 

统,被测件的典型测试流程如图 7 所示。 

图 8 为自动测试软件运行于 PNA 网 

络仪内部的显示界面。 

Agilent 脉冲网络仪自动测试系统特点 

Agilent 脉冲网络仪测试系统具有 

以下技术特点。 

● 测试器件的种类完整 

Agilent 脉冲网络仪测试系统提供 

对微波射频前端关键部件的完整测试能 

力。典型测试的对象包含:天线、放大 

器、T/R 组件、混频器、接收机发射机 

的测试。测试的参数主要包含传输反射 

特性的幅度和相位指标。 

● 支持不同脉冲宽度测试要求 

基于 Agilent PNA 网络仪的脉冲系 

统可采用宽带和窄带两种方法完成被测 

件参数测试。宽带法适合于脉冲宽度为 

微秒级的测试要求。PNA 网络仪还可利 

用专利的数字滤波处理技术,满足脉冲 

宽度为 20ns 的测试要求。 


图 8 Agilent 脉冲器件自动测试系统界面 

● 测试精度高 

PNA 网络仪采用基于基波混频处 

理的接收机,接收机灵敏度可达到 

-130dBm。这是网络分析仪测试精度的 

基本保证。PNA 脉冲网络仪在脉冲宽度 

表 2 Agilent 脉冲网络仪自动测试系统配置 

仪 

表 

配 

置 

1 :网络分析仪 

Agilent E836_B 系列网络分析仪(最小测试脉冲宽度:20ns) 

选件:E8262B 10MHz~20GHz 频率范围 

E8363B 10MHz~40GHz 频率范围 

选件:014,UNL,080,081,H11,H08 

Agilent N5230A 矢量网络分析仪(最小测试脉冲宽度:10 μ s) 

选件:025(6GHz 频率范围), 080 

125(13.5GHz 频率范围), 080 

225 (20GHz 频率范围), 080 

425 (40GHz 频率范围), 080 

2:网络仪测试附件 

为 20ns 的脉冲测试条件下,相位参数测 

试的轨迹噪声可小于 0.015°。这对于 

T/R 组件等被测件的的精确测试是非常 

重要的。另外在窄脉冲宽度的测试要求 

下,PNA 网络仪采用窄带接收机处理方 

85052D 3.5mm(SMA)机械校准件(适用频率范围:26.5GHz) 

N4691A 3.5mm(SMA)电子校准件(适用频率范围:26.5GHz) 

85131F: 3.5mm(SMA)测试连接电缆 

85056D 2.4mm 机械校准件(适用频率范围:50GHz) 

N4696A 2.4mm 电子校准件(适用频率范围:50GHz) 

85133F:2.4mm 测试连接电缆 

83017A:500MHz~26.5GHz 放大器(增益:25dB, 输出 1dB 压缩点:18dBm) 

83020A:2GHz~26.5GHz 放大器(增益:30dB,输出 1dB 压缩点:27dBm) 

83050A:2GHz~50GHz 放大器(增益:21dB,输出 1dB 压缩点:15dBm) 

83051A:45MHz~50GHz 放大器(增益:23dB,输出 1dB 压缩点:8dBm) 

各种转接头等 

3:Agilent Z5623A 脉冲调制器 

选件:H81(2~20GHz 频率范围,单向测试) 

H85(20~40GHz 频率范围,单向测试) 

H83(1~20GHz 频率范围,双向 S 参数测试) 

H84(20~40GHz 频率范围,双向 S 参数测试) 

4:Agilent 81110A 脉冲发生器 

数量:1~3 

5:脉冲器件自动测试系统软件 

(下转第 49 页)


高线性度组件简化了直接转换 

接收器的设计 

直接转换无线电接收器可获取一个 

频率范围为 800MHz~3GHz 的高频输 

入信号,并利用一个混频器 / 解调器将 

该信号转换至基带,而无须经过一个中 

频(IF)级。设计这些接收器需要采用性 

能非常高的模拟 IC。面向诸如蜂窝通信 

基础设施和 RFID 阅读器等应用的高性 

能、直接转换无线电接收器信号链路要 

具有高线性度、低噪声系数(NF),并在 

同相和正交(I 和 Q)通道之间实现上佳的 

匹配。 

针对该任务的合适组件 

此类产品很多,比如凌力尔特公司 

的 L T 55 7 5 直接转换解调器和 

LTC6406。对于直接转换混频器,最重 

要的线性度规格是二阶截取点(IIP2), 

这是因为二阶失真分量恰巧存在于基带 

输出频谱内,而 LT5575 在 900MHz 频 

率条件下的二阶截取点为 54.1dBm(在 

1900MHz 频率条件下为60dBm)。 

LT5575 还具有很高的三阶线性度和一 

个 12.8dB 的低噪声系数。 

LTC6406 是一款具有低噪声(在输 

入端为 1.6nV/ √Hz)和高线性度(在 

20MHz 频率下为 +44dBm OIP3)的全差 

分放大器,采用小型 3mm × 3mm QFN 

封装。低功耗(使用一个 3.3V 电源时为 

59mW)意味着采用两个放大器(用于 I 和 

Q)对系统功率分配产生的影响极小。 

LTC6406 可在高达 50MHz 的频率条件 

下保持高线性度,因而非常适合于 

WCDMA 接收器和其他的宽带应用。 

一款基本的接收器设计 

采用有源解调器时的一个常见设计 

难题是必需把输出(它可能具有一个接近 

V CC 的 DC 电平)的电平移动至位于模数 

转换器(ADC)输入范围内的一个可用 

DC 电平。幸运的是,LTC6406 的轨至 

轨输入使得与 LT5575 输出端的连接既 

简单又直接。LTC6404 还包括一个额外 

凌力尔特公司 Cheng Wei Pei 

的反馈环路(受控于一个外部 V OCM 电 

平),该反馈环路可独立地设定输出共模 

DC 电平,而不受输入电压的影响。 

图 1 示出了一款采用 LT5575 解调 

器和 LTC6404(后接一个 LTC2299 14 

位 ADC)的基本接收器电路。解调器输 

出端上的一个 RC 低通滤波器负责滤除 

不希望有的带外信号,而布设在 ADC 之 

前的另一个 RC 低通滤波器则用于消除 

混迭,并限制噪声带宽。LTC6406 输入 

端上的直流电压为 3.3V,与电源电压相 

同。 

给系统增加自由增益 

图 1 LT5575 解调器和 LTC6406 放大器驱动一个 14 位 ADC 

对于需要更大增益的信号链路, 

LTC6401-8 差分放大器 /ADC 驱动器可 


47


以为 LT5575 和 LTC6406 提供一个很好 

的补充。LTC6401-8 具有较高的线性度 

(在 20MHz 频率条件下实现了50dBm 

OIP3)和2.5nV/ √ Hz 的输入噪声,采 

用 3mm × 3mm QFN 封装。它有助于改 

善增益和线性度,且并未显著影响噪声 

系数。如图2所示,在信号链路中增加了 

LTC6401-8(也可提供 14dB、20dB 和 

26dB 选项),以驱动 LTC2299。整个系 

统 OIP3 的测量值为45dBm(在920MHz 

RF 和采用 900MHz 本机振荡器时),而 

系统噪声系数(NF)总计约为19dB。 

48 

由于 LTC6401-8 具有较高的线性 

度,因而能够将组合系统 OIP3 增加至 

45dBm。此外,还在未使噪声系数显著 

劣化的情况下把增益提升了 8dB。对于 

LTC6406 而言,LTC6401-8 的 400 Ω输 

入阻抗并不是一个很重的负载,因此可 

在信号损失(因串联电阻器等所致)极小的 

情况下实现两个放大器的直接耦合。 

(上接第 47 页) 

法,可消除宽带处理接收机带宽引起测 

试精度恶化问题。 

● 测试速度快 

PNA 网络仪的高性能接收机可保 

证在精度要求前提下仪表的测试速度, 

PNA 网络仪支持 COM 的程控方式。这 

可大大降低自动测试系统指令执行的时 

间,提高自动测试系统的测试效率。另 

外 PNA 网络仪本身采用 Windows 操作 

系统,测试软件可直接运行在仪表内 

部,可节省测试数据传输所花费的时 

间。 


图 2 采用一个 20MHz 低通滤波器的 LT5575 解调器 

一个位置选择余地较大的滤波器 

在图 2 所示的电路中,可以把滤波 

器布设在3个位置上,即混频器之后、两 

个放大级之间和 ADC 之前。这几种布设 

方案各有优缺点,但最简单的设计选择 

是把滤波器布设在混频器之后。该拓扑 

结构可在信号链路的前端对无用的信号 

进行衰减,这可以保持后面电路级的 

IP3,并允许通过系统提供增益。在解调 

器输出端上布设一个 LC 滤波器对系统 

失真和噪声系数的影响最小,而 LC 低 

● 集成的自动测试系统,使用方便 

针对脉冲器件的测试,Agilent 提 

供脉冲器件自动测试系统,完成测试参 

数的设定和测试结果统计。该自动测试 

系统采用开放的系统配置,系统的激励 

功率等指标可根据被测件要求通过外置 

设备进行扩展。Agilent 还可为用户提 

供测试系统的低层驱动函数,便于用户 

开发自己的测试系统。 

● 测试能力扩展性强 

Agilent 可提供微波矢量信号源, 

宽带矢量信号分析仪,宽带峰值功率计 

通滤波器会给一个靠近其谐振频率的反 

馈放大器输出带来一个很重的负载阻 

抗。值得注意的是,把 LC网络设计在一 

个高速采样 ADC 的输入端上是很巧妙 

的方法。 

在设计LC 网络时,应当关注的一点 

是必需保持 LT5575 的 I 和 Q 增益 / 相位 

匹配 (0.04dB/0.4°失配),这就要求采 

用低容差 LC 组件(± 2% 电感器和± 5% 

电容器)。系统的频率响应和群延迟特性 

几乎完全由 LC 滤波器来决定。 

EPC 

等测试仪表。利用这些仪表可以使用复 

杂的雷达调制信号来测试被测件对信号 

的处理过程。例如:T/R 组件的相位控 

制稳定过程,调制质量恶化,脉冲参数 

变化等。利用这些参数可以更全面地评 

估器件对整个雷达系统性能的影响。 

结论 

该脉冲网络仪测试系统可满足雷达 

关键部件的测试要求。系统具备测试精 

度高、测试速度快、使用方便等特点。 

EPC

在选择微波互连线时,设计工程师 

就应该权衡电气,机械和环境参数,使 

之顺应于系统应用。这篇文章探讨了这 

些方面需考虑的重 

要因素,并提供了 

评估互连线应遵循 

的规律和方法。 

电学性能 

影响选择微波 

电缆组件的电学性 

能包括工作频率范 

围、衰减(也称亏 

损)、返回损耗 / 电 

压驻波比(VSWR) 

的特性以及屏蔽电 

缆外导体(处理串扰、杂散浸入,和多 

余噪声电平的关键)。 

有些应用可能需要特别考虑相位稳 

定性与柔性或相位稳定性与温度和平 

均 / 峰值功率。相位匹配和信号延迟也 

是需要考率在内的。 

操作频率 

数据传输率较低时,管理传导性和 

远距离传输时在电缆上消耗的信号能量 

是关键。当高数比 / 高频传输时,使用 

怎样选择微波电缆组件 

谐波高阶频率,能保持波形平方的优 

势,但影响传输质量的潜在物理量为选 

择过程带来了新的问题。 

例如,在 3GHz 或更高频率,封装 

铜芯导体的电介质材料,作用不仅仅是 

绝缘。它还需要起到保护信号传播时不 

损耗的作用。 

要达到这种程度,使用的电介质不 

但成本昂贵,而且难以形成。微波介质 

通常选择具备软热塑性的聚四氟乙烯 

(PTFE),其介质常数小于 2.0 ,再加 

上空气(真空介电常数为1), 电性能提 

高了,但刚度降低了,从而导致电缆在 

压力下弯曲变形。 


Emerson Network Power 公司 Stan Hardin Ruth Fawson 

衰减与反射 

衰减和信号反射,对高数据传输而 

言可能是灾难性的。插入损耗适用于整 

个电缆组件,并 

以幅度下降作为 

表现。 


插入损耗的 

来源是导体、绝 

缘材料、连接 

器/电缆内部的 

信号反射,及对 

外辐射,其中以 

电缆为最。 

回波损耗主 

要是由于阻抗不 

匹配,它还会产 

生驻波问题,即 VSWR。在最坏的情况 

下,反射波等于入射波,并且偏离原相 

位 180°,即形成一个没有信号通过的 

纯粹驻波。 

连接器是常规电缆组件里形成 

VSWR 的主要原因。配对连接器的公母 

边之间的接口众所周知易于管理。真正 

面临的挑战是连接器与配属电缆之间的 

接口。 

这往往就是造成信号在电缆组件里 

衰减,以及品牌间性能极端变化背后的 

49


原因了。设计一个合理的连接器至电缆 

的过渡方式是至关重要的,这样才能得 

到优化的 VSWR 性能电缆配置。 

屏蔽 

50 

高频率使得导体线发挥着天线的作 

用。电缆吸收了杂散辐射,要么转换成 

一个感应电流要么向外辐射能量,造成 

串扰。首选纠正的方法是,用金属编织 

物屏蔽电缆。屏蔽双绞线、屏蔽双导线 

馈线电缆、同轴电缆是常见的选择。 

使用该类型的编织物是一个重要的 

考虑因素。由于编织物被裹在织纹里, 

编织电线交叉的地方通常就是泄漏发生 

的地方。提高编织物覆盖率其中一个方 

法,是使用双层编织物。另一种方法是 

将金属化聚酯薄膜置于两层编织物之间 

或在只有单层编织物时置于其下。这的 

确提供了 100%的覆盖率,但由于电流 

容量低,其屏蔽效能也微乎其微。 

机械性能 

关键的机械性能包括:体积、重量、 

最小弯曲半径、抗压性和抗扭结性。但 

平衡机械与电因素的要点是,优化连接 

器接口和电缆的直径两者之比。以下是 

一些常用的连接器 / 电缆组合: 

● 微型推进式连接器最适合小直径 

电缆如 RG316; 

● SMA 或N 型连接器最适合型号 

在的 0.10 和 0.30 英寸之间的电缆; 

● 较大的连接器最适合尺寸大于 

0.30 英寸的电缆。 

另一个重要的问题是电缆保持力和 

抗拉性。同轴电缆的保持力几乎完全取 


决与编织层的厚度。因此,电缆与连接 

器插头之间的保持力,直接与套圈和卷 

曲袖及其他配属器件的设计相关。 

导体线材类型也是一个问题。坚实 

的线芯往往有利于信号连续性,但直径 

和材料可以直接起决定性作用。绞合导 

线灵活性好,终止起来却更难。 

在某些应用中,电缆铠装被用于保 

护电缆远离严酷环境和初步处理,如弯 

曲过度。有厚防护套 / 编织层和坚固绝 

缘套的电缆,抗压比通常在 80~100ppi 

内,而金属护套承受能力高达 300ppi。 

固体绝缘电缆抗压性是最好的,除 

了在高频状态下。磁绝缘电缆有良好的 

高频性能,但容易变形。 

环境因素 

操作温度、空气中的湿度以及接触 

化学品、液体、沙子、灰尘、盐雾、或 

紫外线辐射都是需要考虑的至关重要的 

因素,尤其是在正配置 mil/aero 应用 

中。稳定运行和连续伸缩需考虑到。其 

他需要注意的因素还有冲击和震动的级 

别和高度。 

连接器的选择 

高频连接器(大于 6GHz),一般是 

线配,因而调节至适当的扭矩与否,会 

极大地影响系统性能。如果有很多组合 

式接口,如 SMP(指定以更高频率执 

行), 就会存在影响系统性能的折中。 

低频连接器(小于 6GHz)一般是组 

合式设计,有令人期待的低成本安装的 

优点,但衡量这个优点附带的局限性同 

样重要。 

EPC

专题特写:电容 

使用超级电容驱动白光 LED相机闪光灯 

52 

目前,很多相机闪光灯使用大功率 

白光 LED,为了达到足够的亮度,这些 

白光 LED 需要高达 2A 的驱动电流,这 

就要求电池必须能提供 3.5A 的电流达 

到 100ms。传统的解决方法是采用电流 

控制模式升压转换器为 LED 提供 2A 的 

驱动电流和正向电压(一般是 4.2V,最 

大可达到 5.1V)。假定电池电压是 

3.5V,效率 85%,那么,电池的电流则 

等于:2A × 5.15V/3.5V/85%=3.4A。 

而目前手机电池能提供的电流大约 

0.8mA~1A,因此,拍照手机要想使用 

LED 闪光灯,首先得解决闪光灯的驱动 

问题。 

CAP-XX 公司(www.cap-xx. 

com)采用超级电容器技术从而使得拍 


照手机可以使用大功率 LED。这些超级 

电容器结合了高容量(1F 或更大)和低 

ESR(

池阻抗是 120m Ω,电池电压是 3.6V, 

功率二极管上的正向压降是 0.2V,电感 

的电阻是 10m Ω,超级电容器的 ESR 值 

是 40m Ω,在上电的瞬间,浪涌电流就 

是:(3.6V-0.2V)/170m Ω =20A,对 

于图2中的1.5F 超级电容器,浪涌电流 

在 255ms 后仍将达到 7A。LTC3442 采 

用 current mirror 来感知输入电感的电 

流,当超过限定电流值时,关断 V in 和电 

感之间的场效应管,这也是为什么选择 

使用 LTC3442。通过设置 R LIM =63k Ω 

来限定电池的平均电流为 1A。 

带负载时的额外电池电流 

升压转换器和超级电容器共同为负 

载提供电流,它们之间的比值是:升压 

转换器输出电流 / 超级电容器电流 = 超 

级电容器 ESR/ 升压转换器阻抗。为了 

避免过分依赖超级电容器 ESR 和升压转 

换器阻抗的比值来限制电池电流,安全 

的做法是限制升压转换器的电流,因为 

当升压转换器的输出阻抗低时会导致额 

外的电池电流。 

在 Torch 模式下,通过与 RF PA 

PWR 并联的场效应管,超级电容器可 

以支持电池给 GPRS 模块以及其他大功 

耗电路供电,如图 1 所示。电池提供平 

均电流,超级电容器提供峰值电流,这 

样,在发射及通话过程中 GPRS 模块的 

供电电源就可以大大降低压降。 

在 Flash 模式下,升压转换器需要 

选择电流限制值,以保证电池的最大电 

流在规定的范围内,而超级电容器则从 

Torch 模式的电压(在图 1、2 中是 3.6V) 

充电到 5.5V。在 Flash 模式下,超级电 

容器从 5V 充电到 5.5V 所需要的时间少 

于 LED 的热恢复时间。如图 2 所示, 

LTC3442 的最小输入电流限定值为 1A, 

典型输入电流为 2A,那么,给 1.5F 的 

超级电容器从 3.6V 充电到 5.5V,且充 

电电流为 1A,则所需时间为 1.5F × 

(5.5V-3.6V)/1A=2.8s(或1.4s,充电 

电流为 2A)。在 Flash 模式下,在闪光之 

间给超级电容器充电所需的最大时间为 

1.5F ×(5.5V-5.0V)/1A=0.75s。一个 

典型的 LED 闪光灯在闪光之间的热恢复 

时间是 2.5s。闪光脉冲的持续时间是由 

LED 闪光灯的热恢复特性决定的,对于 

LED,在 2A 电流下,最大闪光脉冲持续 

时间是 100ms。 

在 Flash 模式下,超级电容器充电 

到 5.5V,RF PA PWR 场效应管关断 

以避免过压损坏 GPRS 模块或其他大电 

流功耗电路。因此,采用这种结构,在 

使用闪光灯时,手机不可能再与网络连 

图 2 方案 1 的电路图,从图中可见,无源元件的选值对电路性能很重要 


接。但是,一般情况下,人们在拍照片 

时,不会同时接听电话,因此,这并不 

算个问题。 

当手机从 Flash 模式切换到 Torch 

模式时,超级电容器可以从 5.5V 快速放 

电到 Torch 模式电压(在图 1 中是 3.6V), 

给 LED 闪光灯供电(在图 1、2 中,从 

超级电容器获得 200mA 电流)。一旦超 

级电容器放电到规定的电压,图 1 中的 

RF PA PWR 场效应管将导通。注意, 

一个最大额定电压 5.5V 的 CAP-XX 超 

级电容器由两个单元串连而成。 

为了保证通过超级电容器的两个单 

元的电压基本一致,还需要一个平衡电 

路,在图 1、2 中,这个平衡电路就是一 

对电阻,电阻的值由超级电容器的操作 

温度和冲 / 放电特性决定,一般的典型 

值为 39k Ω。如果平衡电阻消耗的电流 

影响了电池寿命,设计者可以采用具有 

非常低电流的有源平衡电路。 

超级电容的 C 值与 ESR 值可以按照 

如下方法选择(参考图 2): 

● 设定闪光脉冲结束时的超级电容 

器的最终电压。根据 Luxeon Flash 

LXCL-PWF1 的技术手册可知,2A 时, 

其典型正向电压是 4.2V,ZXM64N02X 

FET 的R DSON =50m Ω,感应电阻为 

47m Ω,因此,输出电流是 2A 时,通过 

电路的压降大约为 200mV,所以,超级 

电容器的电压最少为 5V,该电路对所有 

正向电压为 4.8V 的 LED 都适用。 

● 设定超级电容器的充电电压(升 

压转换器输出电压)。额定电压为 4.5V 

的 CAP-XX 超级电容器允许的最大电 

压是 5V,但是,这是闪光脉冲结束时的 


53


图3 升压转换器调节超级电容器充电过程 

图 4 升压稳压器简化了拓扑结构,但是不能用于 RF 部分供电,触发电路保持不变 

最小电压,由于在 Flash 模式下,超级 

电容器仅工作在升压转换器电压下,因 

此,设定升降压转换器输出电压为 

5.25V。这样做并不会明显影响超级电 

容器的使用寿命。拍照手机的逻辑电路 

应该有休息时间,用户不能让它一直工 

作在 Flash 模式。 

54 

● 设定超级电容器的 C 值与 ESR 

值。LED 闪光灯闪光脉冲期间的压降包 

括 IR 压降 + 超级电容器的放电压降。在 

图 1 的例子中,IR=(2A-1A)× 40m Ω 

=40mV,超级电容器放电到 5.0V 时压 

降为 5.25V-5.0V-40mV=210mV。根 

据 I=CdV/dt,此处 I 为常数,因此,可 

得 C=(2A-1A)×100ms/210mV = 

0.48F。可见,在图 1 中我们选择的 


CAP-XX GS216 超级电容器有充足的 

余量。 

超级电容器与电池串联(方案 2) 

图 3 所示为方案 2 的方框图,图 4为 

方案 2 的电路图,图 5 是测试波形。在 

该方案中,超级电容器与电池串联。2A 

电流下,LED 闪光灯获得 10W 的功率, 

但是,电池电流 =LED 闪光灯电流,因 

此,电池的功率比 LED 闪光灯需要的功 

率小得多。如果电池电压为 3.5V,LED 

闪光灯电流为 2A,则功率仅为 7W,超 

级电容器提供了另外的 3W,而文章开 

头给出的例子中,电池需向 2A LED 闪 

光灯提供高达 12.25W 的功率。 

在 Flash 模式下,启动升压转换器, 

超级电容器充电到大约 5.5V,超级电容 

器的负极端接电池电压(3.3V~4.2V)。 

设计者就可以采用比方案1中更薄的超 

级电容器。在方案1中,升压转换器采 

用了限流,以便超级电容器在合理的时 

间内充电到 5.5V,而在 Flash 模式下,超 

级电容器从 5V 充电到 5.5V 所用的时间 

少于 LED 闪光灯闪光之间所需的剩余时 

间。 

同方案1不同的是,因为升压转换 

器的工作电压就是输入电压,因此,在 

上电瞬间不存在浪涌电流问题。我们选 

择 Zetex ZXSC100 作为升压控制 IC,主 

要考虑它在设定最大电流时具有低成本 

和高精确性。ZXSC100 的internal 

reference 为 25mV,用于 I sense 输入,所 

以,47m Ω电流感应电阻设定电流为 

0.5A。如果电池电压为 3.5V,则给图 4 

中的 CAP-XX GW118 超级电容器充电 

所需时间为 1.2F ×(5.5V-3.5V)/0.5A 

=4.8s,充电到 5.5V 时,超级电容器需 

要 1.2F ×(5.5V-5.0V)/0.5A=1.2s 的时 

间完成闪烁之间的放电,这个时间远小 

于 LED 闪光灯要求的热恢复时间,在闪 

光脉冲期间,升压转换器被关闭。 

超级电容器的 C 值和 ESR 值可参照 

如下方法选择: 

● 闪光脉冲结束时超级电容器的最 

终电压为 5V,同方案 1 一样。 

● 设定超级电容器的充电电压(升 

压输出电压)。单个 CAP-XX 超级电容 

器单元的工作电压是 2.3V,如果能使 

LED 闪光灯工作的电池的最小电压为 

3.3V,那么,升压输出电压就是:3.3V 

+2.3V=5.6V。

图 5 测试波形表明闪光期间的大电流并没有对电池电压有太多影响 

图 6 从不同方案中的电池电流可以看出,采用超级电容器后功率消耗最小 

● 现在,设定超级电容器的 C 值和 

ESR 值。LED 闪光脉冲前期的 IR 压降 

为 I LED ×(ESR+ 电池阻抗), 从图 4 可 

表 1 两种方案的对比 

以计算出为 2A ×(30m Ω+125m Ω) 

=310mV,则超级电容器还需要放电 5.6V 

-5.0V-310mV=290mV,以达到最终 


5.0V 电压,这决定了 C=2A × 100ms/ 

290mV=0.69F。所以,在电池阻抗为 

125m Ω、ESR 值为 30m Ω时,超级电 

容器的 C 值必须大于 0.69F,以保证在 

闪光脉冲结束时电压为 5.0V,CAP- 

XX GW118 显然有很大余量。 

图 5 所示为图 4 电路的电压和电流 

波形,我们用 GW101(600mF,80m Ω) 

替换了 CAP-XX GW118,让升压转换 

器在闪光脉冲期间保持打开状态。电池 

除了提供LED闪光灯所需的2A电流,还 

提供超级电容器的充电电流 200mA,总 

共是 2.2A。LED 在每个闪光脉冲时获 

取 10W 功率:电池提供 7.7W,剩下的由 

超级电容器提供。 

图 6 所示为不同的供电方案下的电 

池电流的对比。没有超级电容器的方案 

中由升压转换器的输入端的电池为LED 

供电,从图中可以看出,其典型电池电 

流和最大电池电流与 LED 的正向电压 

范围相关。方案 1 中,电池电流是恒定 

不变的,其大小由升降压转换器的输入 

限定电流决定;方案 2 中,电池电流等 

于 LED 的电流,但 LED 的功耗远大于 

电池功率,由超级电容器提供额外的功 

方案 1 LED 消耗 10W 功率, 该方案中,超级电容器由于电池电压可能会高两个超级电容器单元串当超级电容器损坏时,升 

电池电流限定在升降还可以支持其他高功耗于或低于超级电容器电联,需要平衡电路降压转换器必须限制浪涌 

压转换器的输入电流电路,如 GPRS 模块压,因此需要升降压转电流 

范围:1~2A,超级换器,设计者可以采用 

电容器提供 LED 闪光带旁路场效应管控制的 

灯所需的额外功率升压转换器 

方案 2 LED 消耗 10W 功率, 该方案中,超级电容器仅需要简单的升压转换器一个电容器单元,外形即使超级电容器完全损坏 

电池电流与 LED 电流仅支持 LED 闪光灯应用更薄,成本更低,不需也不存在浪涌电流问题 

相同,电池仅提供要平衡电路 

7~8W 功率,其余由 

超级电容器提供 

率。 


EPC 

55

56 


目前,在视频系统(机顶盒、PVR、 

TV 等)的设计中采用集成式视频滤波 

器 / 驱动器有多种耦合与钳位配置方 

式,例如输入交流或直流耦合、输出交 

流或直流耦合、各种输入箝位和偏压配 

置等。对于这些配置方式,设 

计者首先需要判断几个方面的 

问题。 

如果设计者准备采用交流 

耦合输入的方式,那么他必须 

清楚的是,输入视频信号的直 

流成份将会发生损耗,因此必 

须通过滤波器 / 驱动器的输入 

偏压和钳位电路对直流偏压电 

平进行设置。如果滤波器输入 

没有钳位和偏压电路或者有源 

直流恢复环路,那么就需要增 

加一个外部偏压网络,以便正 

确设置共模输入电平。 

交流耦合 


视频设计中的交流耦合 

变电压、业界协议以及对直流隔离的需求决定了电子工程 

师采用交流耦合的时机与方式 

通过交流耦合将模拟视频输入信号 

耦合输入某一设备中,这种方式在视频 

和图像处理系统中非常常见,它允许接 

收器设置其自身最优的偏压电平(在电 

容的设备一侧),而不受驱动信号的直 

流偏压电平的影响。例如,模数转换器 

(ADC)的接收器可以将视频信号的钳 

位或消隐电平设为等于内部 ADC 的编 

码零电压,而不管驱动信号的绝对直流 

电平是多少。 

( A ) 

( B ) 

( C ) 

另外一种情形是纯模拟系统,其中 

接收器可能希望将模拟信号的共模电平 

设置为 V CC /2 左右,以获得最优的信号 

处理余量。接收器还能够将“钳位”电 

平与预设的直流参考电压匹配起来,实 

Fairchild 公司 DUANE SORLIE 

现兼容而稳定的直流输出电压。通过阻 

断直流分量,接收器能够防止自身对直 

流电流的潜在破坏。 

电容的选择 

图三种支持板级钳位电路的视频滤波电路,分别为输入和输出交流 

耦合配置(A); SAG 模式下的工作配置(B);直接耦合方法(C)。 

现在我们来分析如何选择合适的电 

容,实现视频输入信号与图(A)视频滤 

波器 / 驱动器器件的耦合。 

为了限制与交流耦合相关 

的低频偏斜(倾斜), 我们 

必须正确设置 3dB 下截止 

频率的位置。 

在这里,视频信号的带 

宽要求采用一个足够大且 

能够通过最小频率的电容, 

这一频率是 50Hz 或 60Hz 

的帧速率。输入电路包括交 

流耦合电容和视频滤波器 

的输入阻抗。 

在计算 3dB 下截止频 

率时,设计者可以使用公式 

f=1/2 πRC。如果使用 

0.1 μ F 的电容和 800k Ω的 

输入阻抗,那么可以计算出 2Hz 的截止 

频率,这一结果足以通过 50 或 60Hz 的 

帧速率。 

由于在较高的频率下电容会出现短 

路现象,因此我们不必担心高频滚降问

题。在大多数应用中,具有极低 ESR 的 

0.1 μ F 耦合钽电容就足以胜任这一工 

作。 

在选择正确的输入耦合电容之后, 

下一步是选择输出耦合电容的值。假设 

在这里器件需要驱动一个 75 Ω后设终 

端的传输线,那么输出电容的有效电阻 

为 150 Ω。 

由于该负载是阻抗相对较低的传输 

线——另外我们仍然需要通过 50 或 60Hz 

的帧速率——因此,所需的输出耦合电 

容相对较大。如果使用之前我们在计算 

输入耦合电容时采用的计算方法——这 

里使用 220 μ F 的耦合电容和 150 Ω的 

负载——我们可以计算出转角频率为 

4.8Hz,这一结果对于通过上述帧速率 

同样是足够的。 

大多数应用都需要更严格的场倾斜 

指标,并使用 470 μ F 或 1000 μ F 的器 

件作为耦合电容。交流耦合输出要求接 

收器设置输入端为共模电压,这是与输 

入视频信号的直流电平无关的。 

75Ω的串联端接电阻应该放在距离 

滤波器 / 驱动器输出端尽可能近的地 

方。这样有助于隔离下游的寄生电容和 

来自各种器件输出时的电感,实现最佳 

的信号状态。 

SAG 模式 

交流耦合输出方式有一些缺点,包 

括需要大号的昂贵电容、有信号倾斜或 

偏斜问题(除非使用非常大的耦合电 

容)、损失视频信号的直流分量等。如果 

采用交流耦合方式,我们可能需要一种 

具有 SAG 功能的视频滤波器,如图(B) 

所示。 

SAG 功能是与器件电路相结合的一 

种反馈网络,它能够避免使用非常大的 

耦合电容。利用 SAG 功能,我们可以使 

用非常小的电容,电容值将比普通的交 

流耦合电容配置低 10 倍左右。 

在 SAG 模式下配置的视频滤波器 

通常呈现9dB 的直流增益(3x),在 25Hz 

左右会回到正常的 6dB 增益(2x)。当 

这种滤波器用于采用 3V 电源电压的移 

动设备中时就会带来一个问题,因为器 

件输出端(在负载之前)的偏移电压处 

于 750mV 左右。 

典型的视频输入信号是 1V p-p 。滤波 

器 / 驱动器具有 2x 的增益,这一增益使 

得输出信号为 2V p-p 再加上 750mV 的直 

流偏移量,产生 2.75V 的高边信号。 

这种情形会驱动信号进入低至 

2.7V 的 V cc 电压,并开始夹断视频信号 

的顶部,从而引起不希望出现的信号失 

真现象。通过在 SAG 引脚和 V cc’ 之间设 

置一个电阻就可以克服这一偏移电平, 

该电阻将把直流偏移电平降低到一个范 

围,防止输出信号在正常的电源电压范 

围内被夹断。 

替代方法 

交流耦合视频信号的另外一种替代 

方法就是采用如图(C)所示的直接耦合 

方法。市场上有很多可用器件,既可以 

用于交流耦合也可以用于直流耦合的系 

统设计应用。 

直流耦合的目的在于通过一个单端 

参考地的输入信号来驱动器件。视频 / 

图像 DAC 的标准电流模式输出就是一 


个例子。 

这些常见的 DAC 器件采用双重端 

接 75 Ω负载(37.5 Ω)作为电流型 DAC 

的负载,产生输出电压。因此,这类系 

统中的 DAC 输出具有已知的参考地的 

直流电平。 

这一系列的视频滤波 / 驱动器件能 

够很好的支持视频 DAC 输出,具有下列 

优势: 

题; 

● 不需要输入耦合电容; 

● 没有隐含的箝位稳定时间; 

● 没有输入电容放电导致的倾斜问 

● 没有输入阻抗限制; 

● 不需要片上同步剥离器、电荷泵 

电路和伺服环路。 

直流耦合输出是将视频信号馈入视 

频媒体设备最直接的方法。这种方法不 

需要增加耦合电容,能够将没有倾斜的 

信号传送给媒体设备。 

这一方法也有一些缺点,例如,接 

收器必须要知道输入的直流电平才能正 

确处理视频信号,另外它对输出电压的 

绝对直流电平没有反馈控制,而这一电 

平可能会随着系统温度和电源电压的变 

化而发生改变。大多数媒体设备都在输 

入端采用交流耦合的方式,然后在 ADC 

上采用视频信号的直流恢复值实现正确 

的色彩控制。 

因此,直流耦合输出信号可能是最 

划算和直接的视频信号耦合方法。此 

外,直流耦合还消除了输出信号被两次 

交流耦合的问题:一次在滤波器 / 驱动 

器的输出端,另一次在媒体设备的输入 

端。 EPC 


57

专题特写:节能 

58 

欧盟环保设计标准与相关法规 


整个行业必须面对和遵守欧盟耗能产品(EuP)环保设计标准 

在欧盟近期通过的法规中,耗能产 

品( EuP)环保设计指令( 2005/32/EC) 

可能对广大设计人员和整个电子行业产 

生重大影响。与重在限制某类电子产品 

或电气设备的RoHS和 WEEE指令不同 

的是,EuP 特意扩大了范围,除了运输 

环节之外,它实际覆盖了所有消耗、产 

生或控制能源的产品。EuP 指令不但覆 

盖了成品,而且覆盖了产品的组成元件 

和配件。 

尽管EuP的目标是提高整个产品周 

期的能效,但是它更注重规范产品的设 

计阶段。据欧盟委员会(EC)估计,在 

所有与产品相关的环境问题中有超过 

80% 的是来源于产品的设 

计阶段。 

实施办法 

EuP 是一个框架性指 

令。这意味着它不会直接 

对产品制造商施加强制要 

求,而是提供了一种进一 

步推出“实施办法”的机 

制,对指定的设计制定强 

制要求。与 RoHS一样,无 

论推出什么样的实施办 

法,欧盟所有的成员国都 

要遵守。 

欧盟并不是刻意要推出一系列的实 

施办法。只有当自愿的环保设计改进措 

施无法到位或者被认为无效时,才会推 

出这些实施办法。该指令制定了一系列 

标准,在推出某一实施办法时必须符合 

这些标准: 

● 每年至少销售 20 万件既定产品 

(欧盟还将进一步说明这是指单个产品 

还是指广义的一类产品)。 

● 必须对环境改善有重大作用。 

● 不能使生产方或消费者承受巨大 

的成本。 

图1 EuP的大致概况 

继无铅专题之后,《今日电子》杂志在 2007 年推出有关节能的系列文章,重点讨论如何利用半 

导体技术提高能源效率,开发和利用新能源。欢迎业界厂商和节能方面的专家投稿。 

● 一种可能的实施办法是限制产品 

Newark公司 Paul Buckley 

在使用寿命过程中的能耗大小。 

欧盟需要负责研究实施办法是否必 

要,并提出需要业界达到的能耗目标, 

例如能耗降低的标准。到目前为止,欧 

盟已经针对不同的产品开展了 20 多项 

研究,今后还将开展更多的研究。具体 

的实施办法将在 2008/2009 年左右开始 

生效。 

该指令不仅仅是针对能耗的强制标 

准,而且对可能影响环境的产品的各个 

方面都做了规定。这意味着产品厂商将 

必须使用某些产品寿命分析软件,从多 

个方面对其产品进行环保评估,包括材 

料和能源的消耗预测、产品对空气/水/ 

土壤的排放预测、可能产 

生的废弃材料、污染评估、 

重用性和可回收性。 

确保符合 EuP 指令 

无论是制造商、代理 

商还是进口商,最先将产 

品投放到欧盟市场的必须 

确保其产品符合 EuP 指令 

的实施办法。欧盟正在对 

下列产品和产品分类进行 

研究,以决定是否需要制 

定相应的 EuP“实施办

法”: 

成) 

● 外部电源和电池充电器(已完 

● 待机和脱机模式的功率损耗 

● 个人电脑 

● 消费电子电视 

● 办公室照明 

● 街道照明(已完成) 

● 机顶盒 

● 电动机—— 1~150kW 

前两个是涵盖多种产品的公共分 

类,而其他几个则针对的是特定的产品 

或元件。从两个已经完成的研究给出的 

推荐标准说明了预期的需求类型。 

但值得注意的是,业已开展的研究 

的目的是提供法规的备选项,而不是最 

终的法规标准。您可以访问立法中心的 

网址 www.newark.com/edworld,查 

看其中公布的 Design Impact EuP 文 

章中列出的更多详细备选项。 

第一批实施办法有望在今后两年内 

发布,到2010年将会覆盖到大部分电子 

和电气设备。 

加利福尼亚标准 

与此同时,美国加州也在酝酿通过 

一项强制法令(AB1109), 旨在减少通 

用照明产品中的铅和汞含量,制定通用 

照明产品的能效标准,延长通用照明产 

品的报废再循环周期。加州还在酝酿另 

外一项强制法令( AB722),禁止销售功 

率在25~150W之间的白炽灯泡。另外, 

康涅狄格州、北加州、罗德艾兰州和加 

拿大也准备出台类似的白炽灯销售禁 

令。 

加州的 AB1109 号法令将“禁止个 

人销售或供应包含不同程度欧盟禁用有 

害物质的通用照明产品。制造商必须提 

供证明文件表明其准备在加州销售的通 

用照明产品符合 RoHS 指令的要求”。 

该法令还要求加州节能与发展委员 

会在 2008 年 12 月 30 日之前“针对所有 

的通用照明产品制定最严格的能效标 

准”。加州的目标是到 2018 年大幅降低 

全州的电能消耗水平,将室内住宅照明 

的能耗降低到2007年水平的 50%,将室 

内商用照明和室外照明的能耗降低到 

2007 年水平的 25%。 

最后,该法令要求在加州境内销售 

的包含有害物质的通用照明产品的制造 

商必须建立一套有效的系统,回收并再 

利用在加州销售的报废的通用照明产 

品。AB1109 得到了照明产品厂商的支 

持,它与 EuP、WEEE 和 RoHS 指令的 

某些部分是类似的。 

加州的 AB722 号法令规定将从 

2012 年起禁止销售功率在25~150W的 

白炽灯。尽管该法令并没有规定应该用 

什么样的照明产品代替白炽灯,但是有 

关支持者期望人们更多地使用小型白炽 

灯,它能够节省 70% 的电能。主要的灯 

泡厂商,例如通用电气公司(General 

Electric), 反对该法令。 

康涅狄格州、北加州和罗德艾兰州 

正在酝酿的法令也将禁止销售这类白炽 

灯。康涅狄格州和罗德艾兰州的禁止销 

售时间是 2012 年,而北加州是 2016年。 

能源之星及其他计划 

自愿执行的美国能源执行计划有望 

专题特写:节能 

得到进一步扩展。能源之星和 EuP指令 

都有一个共同的目标:降低产品可用寿 

命周期内的能耗。能源之星计划于1992 

年推出,该计划旨在奖励在某类产品的 

能效等级排名中位于前25%的电子设备 

制造商。 

尽管能源之星是一项自愿的计划, 

但是不符合该计划的产品将遇到越来越 

多的麻烦:没有通过能源之星认证的产 

品不能销往政府机构,普通消费者也越 

来越倾向于选购节能的产品。带有类似 

于能源之星的节能环保标志的产品具有 

显著的市场优势。 

在未来几年,美国环保署(EPA)的 

能源之星计划将针对遍布各种公共机构 

和私有部门的数据中心展开节能降耗工 

作。据 EPA 在 2007 年 8 月发布的一项 

报告显示,过去 5 年内服务器和数据中 

心所需的能耗翻了一番,而且还将在今 

后 5 年内再翻一番,每年的能耗成本高 

达 74 亿美元。 

中国的RoHS法规也要求设计者遵 

守中国的环保设计标准。但是到目前为 

止这些法规还没有形成草案,正式实施 

还有待时日。 

在环保节能问题上达成全球一致是 

非常理想的。推出这些环保法规的乐观 

目标是促进设计创新,为消费者提供更 

好的产品,促进制造商降低材料和能 

耗。随着有关能耗限制法规的逐步推 

出,我们已经看到市场上出现了越来越 

多的高能效半导体和集成元件。在设计 

流程和供货链中主动采用环保设计理念 

和方法,是整个电子行业必须面对的挑 

战。 EPC 


59

60 

经典产品大拆解 

三星 LN-T4665F 

46英寸液晶电视 

拆解分析 

三星 LN-T4665F 46 英寸液晶电视可以全 

面支持高清标准,最高可支持1080P分辨率。支 

持 1920 × 1080像素分辨率,图像格式为 16:9。 

该设备支持 480i、480P、1080i、1080p 等数字 

电视分辨率。它的调谐器支持模拟和全数字带 

QAM 的 NTSC/ATSC 制式。LN-T4665F 液晶 

电视有 4 个内置扬声器,具有 10W 输出功率。 

LN-T4665F 还支持广泛的输入 / 输出接口,包 

括 HDMI接口、S-video接口、串口( 9-pin D- 

Sub)、光学数字音频输出以及标准模拟 / 同轴 

线缆连接。 

不同类型的器件在总成本中所占的百分比 

显示器 

73.52% 

本栏目信息来源:Electronic Products NOVEMBER 2007。 


光学半导体 0.05% 

分立半导体 0.89% 

无源元件 0.69% 

模块 1.32% 

机电器件 2.36% 

电源 3.42% 

集成电路 6.04% 

机械器件 12.75% 

不同装配区的器件在总成本中所占的百分比 

显示器 

72.5% 

用户控制 PCB 0.05% 

IR 传感器 PCB 0.19% 

侧连接器平板电脑 0.34% 

Box Contents 1.09% 

调谐器 1.31% 

电源 3.39% 

Main PCB 7.52% 

其他封装 13.61% 

不同功能的器件在总成本中所占的百分比 

显示器 

72.85% 

时钟 0.10% 

附件 0.55% 

内存 1.10% 

前端 1.36% 

I/O 及接口 1.40% 

音 / 视频 

处理器 3.79% 

电源 3.83% 

机械 / 机电 

器件 15.02%

更多信息,请参考:http://electronicproducts.com/whatsinside 

不同种类的器件在总成本中所占的百分比 

经典产品大拆解 


61

62 

专题特写:LED 

自高亮度白光 LED 问世后,由于它 

具有发光效率高节电效果好,并且无污 

染、寿命长的特点,在照明应用上受到 

各国的重视。用白光 LED 作照明灯来取 

代传统照明灯的研发工作不断地进行 

着,取得了一些成果。这里举几个实例。 

1. 采用白光 LED 作小型 LCD 彩屏 

的背光照明来取代冷阴极荧光灯 

(CCFT)。由于驱动白光 LED 有电路简 

单、无须正负电源、且效率高、尺寸小 

的特点,在便携式电子产品中获得极其 

广泛的应用。随着白光 LED 性能的提 

高,白光 LED 作背光源的应用不仅用于 

手机、游戏机、PDA、MP4、数码相机 

等小彩屏电子产品,目前已应用到屏幕 

尺寸更大的 DVD、GPS 及15 

英寸笔记本电脑中。它已成为 

LED 最大用户之一,占 LED 

年产量的 30% 左右。 

2. 采用白光 LED 作小型 

数码相机的闪光灯来取代传 

统的氙灯。由于采用短时间脉 

冲给 LED 供电可以比额定电 

流大一倍,给出的强光可满足 

相机补光的要求。驱动LED闪 

光灯的电路无须高压电源,也 

没有较长的时间充电的缺点, 

可获得更多的抓拍机会,并使 


LED 照明灯的发展概况 

电池使用时间更长。 

3. 采用太阳能电池、蓄电池及白 

光LED 组成的真正绿色照明系统。我国 

的太阳能电池生产量很大,2006 年已达 

到 370MW,太阳能组件的生产能力已 

大于 1000MW。这对利用太阳能点亮白 

光 LED 灯创造了极为良好的条件。这不 

仅用于无电区,同样适合于城镇(在国 

外,主要依靠大量安装屋顶并网系统来 

发展太阳能光电产业)。目前我国已能 

生产成套适合牧区人民应用的白光 LED 

照明系统,其结构框图如图 1 所示。在 

一些城市也采用太阳能电池、蓄电池及 

光控电路组成 LED 路灯,能自动地天黑 

点亮,天亮关断,其结构框图如图 2 所 

图 1 LED 照明系统结构框图 

图 2 太阳能光控 LED 路灯 

示。 

北京航空航天大学方佩敏 

利用太阳能转化成电能来替代火力 

发电是最理想的,但大规模地应用太阳 

能电能是一个大的系统工程。虽然我国 

已能生产大量的太阳能电池,但可惜的 

是 95% 用于出口,留在国内应用仅 5%, 

目前利用太阳能点亮 LED灯仅仅还在起 

步阶段。 

4. 采用白光 LED 来取代白炽灯的 

研发工作起步不晚,在 2004 年后不少单 

位采用Φ 5 高亮度白光 LED 开发出小功 

率 LED 灯泡(15W)、 15~20W 的管灯 

及 40~60W 的路灯、投射灯等产品,但 

并未量产。在我国南方一些工厂生产出 

各种 1~5W LED 灯泡及一些白光 LED 

灯具,但大部分都出口而在国 

内市场上反而少见。目前成批 

生产的替代白炽灯的有:矿 

灯、各种手电筒、应急灯、小 

瓦数阅读灯及照明灯等。另 

外,有一些城市用LED路灯作 

试点工作,但尚未普及。 

用白光 LED 灯取代白炽 

灯达到使火电厂减少二氧化 

碳、二氧化硫排放及节电的意 

义是十分重大的。北大宽禁带 

半导体研究中心张国义教授 

说:“如果全国居民用的电灯

能有 50% 改用 LED 照明灯,每年节省的 

电量就是一个三峡发电站发电量的总 

和。”从目前来看,用白光 LED 灯取代 

白炽灯还刚开始,在 LED 的用户中占很 

小的比例,不足 LED 年产量的 3%。 

发光效率突破100lm/W 

随着半导体光电材料及工艺技术的 

进步及大功率白光 LED 的封装结构的改 

进,使得这两三年内白光 LED 的发光效 

率有长足的进步。1~5W 的白光 LED 从 

以前的发光效率为 30~40lm/W 提高到 

50~60 lm/W,最近又提高到 80lm/W。 

有一些顶级的发光效率可达 100 lm/W 

以上。例如,Cree 公司的一种 4W 冷白 

光 LED,其光通量分挡,在 350mA 电流 

时其最高挡可达 107~114lm(其功率为 

0.35A ×3.3V=1.15W,其发光效率为 

93~99lm/W), 典型的发光效率是 

80lm/W,而发展的目标是 200lm/W。 

表 1 列出目前各种灯类的一些主要 

参数,从表 1 中可以看出,在发光效率 

上白光 LED 不仅远远地超过白炽灯,也 

超过普通荧光灯、紧凑型荧光灯(节能 

表 1 

荧光灯),这意味着:白光 LED 灯比它 

们更亮、更节电;而在寿命上则遥遥领 

先。 

大功率白光 LED 的发光效率的提 

高给设计白光 LED 灯创造了条件,目前 

逐步用 1~3W 大功率白光 LED 来取代 

小功率Φ 5 白光 LED 设计 LED 灯。用 1 

个到几个(或十几个)LED 替代了几十 

个到几百个小功率Φ 5 白光 LED,不仅 

增加了亮度、减小了体积,还提高了可 

靠性、简化了工艺。 

例如,采用 18 个 1W 的白光 LED 组 

成的小型路灯可发出 1440lm 光通量,若 

采用白炽灯则需要 100W。另外,用一个 

65lm 的1W 白光 LED 做成的强光手电 

筒,它可照射几十米远;若采用Φ5LED 

来做则是不可能做到的。 

两则 LED 灯的喜讯 

2007 年 LED 灯有两则喜讯: 

1. 丰田汽车发布了采用 4 颗 400lm 

的白光 LED 及 1 颗 200lm 的白光 LED 组 

成的汽车头灯(前照灯),其总光通量为 

1800lm; 


2. 韩国采用大功率白光 LED 作迷 

你型投影机的光源,其寿命可达 20000 

小时(传统的光源寿命仅 2000~3000 小 

时)。 

从这两则新型 LED 灯的信息中可 

以看到:白光 LED 不仅能用于一般照明 

灯,并且能由于强光灯。过去汽车除车 

头灯不能用 LED 来做外,其他车内外灯 

都可以用 LED 来做,这包括刹车灯及高 

位刹车灯、转弯灯、倒车灯、散雾灯及 

仪表报背光灯、车内照明灯等。预测在 

2010 年后的汽车内外各种灯都会采用 

LED 来做。汽车行业也将成为 LED 的大 

用户之一。 

LED 灯难进百姓家 

上面已介绍了白光 LED 的特点及 

性能的提高,并开发出应用于各种场合 

的白光 LED 灯,但 LED 灯难进百姓家。 

这不是生产上存在什么难题,主要原因 

是白光 LED 照明灯的发光效率还不太 

高,并且价格太贵,使一般百姓家难以 

接受。以家庭常用的白炽灯、节能荧光 

灯与相同亮度的白光 LED灯的价格比较 

光源种类发光效率(lm/W) 显色指数(Ra) 色温(K) 平均寿命(h) 

白炽灯 15 100 2800 1000~1500 

卤钨灯 25 100 3000 2000~5000 

普通荧光灯 70 70 全系列 * 10000 

三基色荧光灯 93 80~85 全系列 12000 

紧凑型荧光灯 

(电子节能灯) 

60~70 85 全系列 8000 

高压汞灯 50 45 3300~4300 6000 

金属卤化物灯 75~95 65~92 3000~5600 6000~20000 

高压钠灯 100~120 23~85 1950~2000 24000 

低压钠灯 200 — 1750 28000 

高频无极灯 55~70 85 3000~4000 40000~80000 

1~3W 白光 LED 灯 60~80 85 全系列 20000~60000 

* 全系列的色温值为 2600~10000K 


63

表 2 

64 


灯的种类发光效率(lm/W) *** 功耗(W) 光通量(lm) 单价(元) 

白炽灯 15 40 600 *1~2 

节能荧光灯 70 9 630 *8~10 

白光 LED 灯 80 9 720 **120~150 

* 市场零售价,** 这是估计价(目前尚未上市), *** 这里没有包括电路的功耗 

如表 2 所示。 

目前 1W 白光 LED 的单价是 8~10 

元,3W 的单价是 20~25 元(与 LED 的 

质量及品牌有关), 另外还要驱动电路 

及结构件。再考虑生产厂家的利润及商 

业利润,则单价可能要 120 元以上。从 

表 2 可以看出:9W 节能荧光灯的发光效 

率与 LED 差别不大,但单价要比同样功 

率的白光 LED 灯价格低十几倍以上。这 

是白光 LED 灯难进百姓家的主要原因。 

要等到大功率白光 LED 的价格降低 8 倍 

左右、发光效率提高到 150lm/W 时, 

LED 灯才能普及,这可能要等几年。节 

能荧光灯的上市到普遍应用也有近二十 

年时间(这有质量上的提高及价格下降 

的过程),白光 LED 灯的普及可能要比 

节能荧光灯快些(Φ 5 高亮度白光 LED 

上市时单价大于 1.5 元,现在批量单价 

已降低到 0.125~0.15 元)。 

LED 灯路在何方 

白光 LED 照明灯的推广及普及的 

意义十分重大,但真的要在我国进入百 

姓家还有很多工作要做,要在技术上 

(发光效率达到 120~150lm/W)、价格 

上(要比现在的价格降低 8~10 倍)有 

重大的突破,还需要不断的努力。白光 

LED 照明灯的推广及普及工作是一项系 

统工程、重大项目 ,需要国家的规划、引 

导及扶持,在政策上及经济上的支持。 


我国现在在上海、南昌、大连、厦 

门已建立四大半导体照明基地及有关科 

研单位,他们将对 LED 灯的推广工作起 

到重大作用。 

目前 LED 照明灯虽然还难进百姓 

家,但是还有很多领域可以大量地应用 

LED 照明灯。这些领域的应用可促进大 

功率白光 LED 的生产、可促进技术的提 

高,并可降低生产成本。在 LED 照明设 

计、应用上也可获得更多的经验,有利 

于将来的推广。这些应用领域都是用电 

大户,对节电 

能起到很大 

作用。它们 

是: 

1. 城镇 

街道的路灯 

系统( 包括太 

阳能路灯系统); 

商场); 

2. 隧道及地下停车场(包括地下 

3. 交通工具的照明(汽车、电车、 

轮船、飞机等的内部及部分外部照明 

灯); 

图 3 给 LED 供变电电路 

4. 大的公共场所的 LED 照明系统, 

例如火车站、地铁站、飞机场、大型超 

市、大型百货公司、大厦及医院等; 

5. 无电区的 LED 灯照明工程。 

由于 LED 照明灯一般采用低压直 

流(恒流)供电。若采用交流 220V 市电 

供电,需要专门的变电装置输出低压直 

流电(如 12V、24V 等)并由 LED 驱动 

器来驱动 LED 灯,如图 3 所示。所以最 

好在新建这些建筑时就考虑到用 LED 

灯,则在建筑设计中都把它设计在内, 

这要经济得多。而归建筑原用日光灯的 

照明系统要改造成 LED 照明,则改造的 

费用大、改造的时间长(如改造一个地 

铁站或一个候机大厅的照明系统)。 

新建 LED 照明供电系统需要比传 

统照明供电系统要复杂些,费用要高得 

多,如果没有政策的支持及经济的扶持 

是难以成功的。 

结束语 

LED 灯的应用是一个综合技术的应 

用,它涉及到 LED、太阳能电池、蓄电 

池、AC/DC 转换器、LED 驱动器等各 

个领域的技术。但目前关键技术问题还 

是 LED 的发光效率不够高、生产成本不 

够低。要使 LED 灯进入千家万户,可能 

还要等几年。 

EPC

近年来,大功率 LED 发展较快,在 

结构和性能上都有较大的改进,产量上 

升、价格下降;还开发出单颗功率为 

100W 的超大功率白光 LED。与前几年 

相比较,在发光效率上有长足的进步。 

例如,Edison 公司前几年的 20W 白光 

LED,其光通量为 700lm,发光效率为 

35lm/W。2007 年开发的 100W 白光 

LED,其光通量为 6000lm,发光效率为 

60lm/W。又例如,Lumiled 公司最近 

开发的 K2 白光 LED,与其Ⅰ、Ⅲ系列 

同类产品比较如表 1 所示。从表中可以 

看出:K2 白光 LED 在光通量、最大结 

温、热阻及外廓尺寸上都有较大的改 

进。Cree 公司新推出的 XLamp XR~ 

E 冷白光 LED,其最高亮度挡 QS 在 

350mA 时光通量可达 107~114lm。这 

些性能良好的大功率 LED 给开发 LED 

白光照明灯具创造了条件。 

前几年,各种白光 LED 照明灯具主 

要是采用小功率Φ 5 白光 LED 来做的。 

表1 K2 白光 LED 与Ⅰ、Ⅲ系列同类产品比较 


大功率 LED 的散热设计 

如 1~5W 的灯泡、15~20W 的管灯及 

40~60W 的路灯、投射灯等。这些灯具 

使用了几十到几百个Φ 5 白光 LED,生 

产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外 

壳尺寸大,并且亮度不足。为改进上述 

缺点,这几年逐步采用大功率白光 LED 

来替代Φ 5 白光 LED 来设计新型灯具。 

例如,用 18 个 2W 的白光 LED 做成的街 

灯,若采用Φ 5 白光 LED 则要几百个。 

另外,用一个 1.25W 的K2 系列白光 

LED,可做成光通量为 65lm 的强光手电 

筒,照射距离可达几十米。若采用Φ5白 

光 LED 来做则是不可能的。 

用大功率 LED 做的灯具其价格比 

白炽灯、日光灯、节能灯要高得多,但 

它的节能效果及寿命比其他灯具也高的 

多。如果在路灯系统及候机大厅、大型 

百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电 

大户的公共场所全部采用 LED 灯具,其 

一次性投资较高,但长期的节电效果及 

经济性都是值得期待的。 


戴维德 

目前主要采用 1~3W 大功率白光 

LED 作照明灯,因为其发光效率高、价 

格低、应用灵活。 

大功率 LED 的散热问题 

LED 是个光电器件,其工作过程中 

只有 15%~25% 的电能转换成光能,其 

余的电能几乎都转换成热能,使 LED 的 

温度升高。在大功率 LED 中,散热是个 

大问题。例如,1 个 10W 白光 LED 若其 

光电转换效率为 20%,则有 8W 的电能 

转换成热能,若不加散热措施,则大功 

率 LED 的器芯温度会急速上升,当其结 

温(T J )上升超过最大允许温度时(一 

般是 150℃), 大功率 LED会因过热而损 

坏。因此在大功率 LED 灯具设计中,最 

主要的设计工作就是散热设计。 

另外,一般功率器件(如电源 IC) 

的散热计算中,只要结温小于最大允许 

结温温度(一般是 125℃)就可以了。但 

在大功率 LED 散热设计中,其结温 T J 要 

求比 125℃低得多。其原因是 T J 对 LED 

的出光率及寿命有较大影响:T J 越高会 

使 LED 的出光率越低,寿命越短。 

图 1 是 K2 系列白光 LED 的结温T J 

与相对出光率的关系曲线。在 T J =25℃ 

时,相对出光率为 1;T J =70℃时相对出 

光率降为 0.9;T J =115℃时,则降到 

65


图 1 结温 T J 与相对出光率关系图 

0.8 了。 

66 

表 2 是 Edison 公司给出的大功率白 

光 LED 的结温T J 在亮度衰减 70% 时与 

寿命的关系(不同 LED 生产厂家的寿命 

并不相同,仅做参考)。 

在表 2 中可看出:T J =50℃时,寿命 

为 90000 小时;T J =80℃时,寿命降到 

34000 小时;T J =115℃时,其寿命只有 

13300 小时了。T J 在散热设计中要提出 

最大允许结温值 T Jmax ,实际的结温值 T J 

应小于或等于要求的 T Jmax ,即 T J ≤ 

T Jmax 。 

大功率 LED 的散热路径. 

大功率 LED 在结构设计上是十分 

重视散热的。图 2 是 Lumiled 公司 K2 系 

列的内部结构、图 3 是 NICHIA 公司 

NCCW022 的内部结构。从这两图可以 

看出:在管芯下面有一个尺寸较大的金 


图 2 K2 系列的内部结构 

图 3 NCCWO22 的内部结构 

属散热垫,它能使管芯的热量通过散热 

垫传到外面去。 

大功率 LED 是焊在印制板(PCB) 

上的,如图4所示。散热垫的底面与PCB 

的敷铜面焊在一起,以较大的敷铜层作 

散热面。为提高散热效 

率,采用双层敷铜层的 

PCB,其正反面图形如图 

5 所示。这是一种最简单 

的散热结构。 

热是从温度高处向温 

度低处散热。大功率 LED 

表 2 大功率白光 LED 的结温 T J 在亮度衰减 70% 时与寿命的关系 

T J (℃) Life(小时) T J (℃) Life(小时) 

25 234,000 85 29,500 

30 191,000 90 25,700 

35 157,000 95 22,300 

40 129,000 100 19,500 

45 107,000 105 17,100 

50 90,000 110 15,100 

55 75,000 115 13,300 

60 64,000 120 11,700 

65 54,000 125 10,500 

70 46,000 130 9,300 

75 39,000 140 7,500 

80 34,000 150 6,000 

图 6 散热路径图 

图4 LED与PCB焊接图 

图 5 双层敷铜层散热结构 

主要的散热路径是:管芯→散热垫→印 

制板敷铜层→印制板→环境空气。若 

LED 的结温为T J ,环境空气的温度为 

T A ,散热垫底部的温度为 T c (T J > T c > 

T A ), 散热路径如图 6 所示。 

在热的传导过程中,各种材料的导 

热性能不同,即有不同的热阻。若管芯 

传导到散热垫底面的热阻为 R JC (LED 

的热阻)、散热垫传导到 P CB 面层敷铜层 

的热阻为 R CB 、P CB 传导到环境空气的热 

阻为 R BA ,则从管芯的结温 T J 传导到空 

气 T A 的总热阻 R JA 与各热阻关系为: 

R JA =R JC +R CB +R BA 

各热阻的单位是℃/W。 

可以这样理解:热阻越小,其导热 

性能越好,即散热性能越好。

如果 LED 的散热垫与 PCB 的敷铜 

层采用回流焊焊在一起,则 R CB =0,则 

上式可写成: 

R JA =R JC +R BA 

散热的计算公式 

若结温为T J 、环境温度为 T A 、LED 

的功耗为 P D ,则 R JA 与 T J 、T A 及 P D 的关 

系为: 

R JA =(T J - T A )/P D (1) 

式中 P D 的单位是 W。P D 与 LED 的 

正向压降 V F 及 LED 的正向电流 I F 的关 

系为: 

P D =V F × I F (2) 

如果已测出LED 散热垫的温度 T C , 

则(1)式可写成: 

R JA =(T J -T C )/P D +(T C - T A )/P D 

则R JC =(T J - T C )/P D (3) 

R BA =(T C - T C )/P D (4) 

在散热计算中,当选择了大功率 

LED 后,从数据资料中可找到其 R JC 值; 

当确定 LED 的正向电流IF 后,根据LED 

的 V F 可计算出 P D ;若已测出 T C 的温度, 

则按(3)式可求出 T J 来。 

在测 T C 前,先要做一个实验板(选 

择某种 PCB、确定一定的面积)、焊上 

LED、输入 IF 电流,等稳定后,用 K 型 

热电偶点温度计测 LED 的散热垫温度 

T C 。 

在(4)式中,T C 及 T A 可以测出, 

P D 可以求出,则 R BA 值可以计算出来。 

出 R JA 。 

若计算出 T J 来,代入(1)式可求 

这种通过试验、计算出 T J 方法是基 

于用某种 PCB 及一定散热面积。如果计 

算出来的 T J 小于要求(或等于)T Jmax , 

则可认为选择的 PCB 及面积合适;若计 

算来的 T J 大于要求的 T Jmax ,则要更换散 

热性能更好的 PCB,或者增加 PCB 的散 

热面积。 

另外,若选择的 LED 的 R Jc 值太大, 

在设计上也可以更换性能上更好并且 R Jc 

值更小的大功率 LED,使满足计算出来 

的 T J ≤ T Jmax 。这一点在计算举例中说明。 

各种不同的 PCB 

目前应用与大功率 LED 作散热的 

PCB 有三种:普通双面敷铜板(FR4)、 

铝合金基敷铜板(MCPCB)、柔性薄膜 

PCB 用胶粘在铝合金板上的 PCB。 

MCPCB 的结构如图 7 所示。各层 

的厚度尺寸如表 3 所示。 

表 3 MCPCB 各层的厚度尺寸 

铜层 5~200 μ m 

绝缘介质层 75~100 μ m 

金属层 1~3 μ m 

图 7 MCPCB 结构图 

其散热效果与铜层及金属层厚如度 

尺寸及绝缘介质的导热性有关。一般采 

用 35 μm 铜层及 1.5mm 铝合金的 

MCPCB。 

柔性PCB 粘在铝合金板上的结构如 

图8所示。一般采用的各层厚度尺寸如表 

4 所示。1~3W 星状 LED 采用此结构。 

表 4 柔性 PCB 各层厚度尺寸 

铜层 35 μm 

柔性介质层 50 μm 

粘结剂层 5 μm 

铝合金层 1.5mm 


图8 散热层结构图 

采用高导热性介质的 MCPCB 有最 

好的散热性能,但价格较贵。 

计算举例 

这里采用了 NICHIA 公司的测量 T c 

的实例中取部分数据作为计算举例。已 

知条件如下: 

LED:3W 白光 LED、型号 

MCCW022、R Jc =16℃/W。K 型热电偶 

点温度计测量头焊在散热垫上。 

PCB 试验板:双层敷铜板(40 × 

40mm)、 t=1.6mm、焊接面铜层面积 

1180mm 2 背面铜层面积 1600mm 2 。 

3.97V。 

LED 工作状态:I F =500mA、V F = 

按图 9 用 K 型热电偶点温度计测 

T C ,T C =71℃。测试时环境温度 T A = 

25℃. 

1.T J 计算 

T J =R JC × P D +T C =R JC (I F × V F )+T C 

图 9 T C 测量位置图 


67

68 


T J =16℃/W(500mA × 3.97V) 

+71℃=103℃ 

2.R BA 计算 

R JA =(T C - T A )/P D 

=(71℃- 25℃)/1.99W 

=23.1℃/W 

3.R JA 计算 

R JA =R JC +R BA 

=16℃/W+23.1℃/W 

=39.1℃/W 

如果设计的 T Jmax =90℃,则按上述 

条件计算出来的 T J 不能满足设计要求, 

需要改换散热更好的 PCB 或增大散热 

面积,并再一次试验及计算,直到满足 

T J ≤ T jmax 为止。 

另外一种方法是,在采用的 LED 的 

R Jc 值太大时,若更换新型同类产品 

R Jc =9℃/W(I F =500mA 时 V F =3.65V), 

其他条件不变,T J 计算为: 

T J =9℃/W(500mA × 3.65V)+71℃ 

=87.4℃ 

上式计算中71℃有一些误差,应焊 

上新的 9 ℃/W 的 LED 重新测 T c (测出 

的值比 71℃略小)。这对计算影响不大。 

采用了 9℃/W 的 LED 后不用改变 PCB 


材质及面积,其T J 符合设计的要求。 

PCB 背面加散热片 

若计算出来的 T J 比设计要求的 

T Jmax 大得多,而且在结构上又不允许增 

加面积时,可考虑将 PCB 背面粘在“∪” 

形的铝型材上(或铝板冲压件上), 或粘 

在散热片上,如图 10 所示。这两种方法 

是在多个大功率 LED 的灯具设计中常用 

的。例如,上述计算举例中,在计算出 

T J =103℃的 PCB 背后粘贴一个 10℃/W 

的散热片,其T J 降到80℃左右。 

这里要说明的是,上述 T C 是在室温 

条件下测得的(室温一般 15~30℃)。若 

图 10 “∪”形铝型材 

LED 灯使用的环境温度 T A 大于室温时, 

则实际的 T J 要比在室温测量后计算的 

T J 要高,所以在设计时要考虑这个因 

素。若测试时在恒温箱中进行,其温度 

调到使用时最高环境温度,为最佳。 

联合国大学(UNU)领导的一个协会近日发布报告指出, 

欧洲电子垃圾的循环利用远远没有达到目标,在电子垃圾回 

收再利用上还有很大的空间。 

这份报告指出,目前欧洲只有 25%的中型家用电器和 

40%的大型电器被回收利用或者循环使用。小型电器的回 

收率几乎为零。 

电子垃圾的数量增长虽然不快,但每年的增长率都维 

持在 2.5%~2.7% 之间。该报告的作者预计,到 2020 年欧 

盟国家电子垃圾的总量将达到 1230 万吨。欧盟的电子垃圾 

业界呼吁提高电子垃圾回收利用率 

另外,PCB 是水平安装还是垂直安 

装,其散热条件不同,对测 T C 有一定影 

响,灯具的外壳材料、尺寸及有无散热 

孔对散热也有影响。因此,在设计时要 

留有余地。 

结束语 

采用一定散热面积的 PCB、装上 

LED 的试验板,在 LED 工作状态下测出 

T C 再计算的方法来作散热设计是一种简 

便、有效的方法,可以较好地设计出满 

足结温 T Jmax 要求的散热结构(PCB 材质 

及面积)。 

这种散热设计方法除适用于大功率 

白光 LED 的照明灯具外,也适用于其他 

发光颜色的大功率 LED 灯具,如警示 

灯、装饰灯等。 

参考文献 

[1] NICHJA公司:Thermal Management Design 

of LEDs. 

[2] OSRAN公司:Thermal Management of Golden 

DRAGON ¨ LED. 

占全世界电子垃圾数量的 1/3。 

[3] Edison公司:UItra High Power LED. 

[4] Lumiled公司:Wide Area Lighting Designer’s 

Guide&Data Sheet of LUXEON ¨ White LED. 

尽管欧盟法令要求每人每年4kg的电子垃圾回收率,但 

欧盟各成员国之间电子垃圾回收率却相差很大。更富裕的 

国家可以轻松实现这一目标,但一些新成员国,尤其是生活 

标准更低的国家,却远远无法达到这个比率。公众对于回收 

电子垃圾的意识太低,也是回收率低的一个原因。 

该报告也指出了之前广受赞扬的节能灯的坏处:在 

2006 年欧盟范围内售出的 6.6 亿个节能灯中,包含了 4.3 

吨的剧毒水银,液晶显示器则包含了 2.8 吨水银。 

EPC

固态照明用高亮度暖白色光贯 

孔式封装 LED 

HLMP-CYxx 系列采用 5mm 圆形封装,是一个能够带 

来多种封装选择灵活度,满足各种设计需求的高成本效益高 

亮度 LED解决方案,这些采用 InGaN 材料技术的 T1-3/4高 

发光强度白光LED灯灯光相当集中,同时不会散射,并集成 

了可以在特定视角产生良好规划发光模式的精密光学技术。 

HLMP-CYxx 系列提供有 15°、23°、30°和 50° 

视角选择。 

其功能特点包括:规划良好的发光模式;典型33lm/W 

输出效率;典型色彩显色指数(CRI,Color Rendering 

Index)为 70;高发光流明输出;卓越色温范围:2500~ 

4600K;提供有支架或无支架引脚选择;采用 Pb-Free 环保 

无铅封装并符合 RoHS 标准要求。 

Avago Technologies 

电话:0755-8207-2628 

http://www.avagotech.cn 

固态照明用暖白色 1W LED 

Moonstone 高功率发光二极管(LED)系列添加 1W 暖 

白色光 LED 产品 ASMT-MY00。ASMT-MY00 封装配备 

平顺的发光模式以及110°的视角,是一个在设计上能够承 

受高工作温度和大驱动电流的高能效节能型器件,采用露出 

式接点设计,散热效果 

优秀,能承受高达 

350mA 的电流驱动。此 

外 , 照度输出最高达 

56lm。 

ASMT-MY00 的功 

能特点包括:表面贴装 

式封装的尺寸为 8.5 

mm 宽× 15.85 mm 长× 3.3 mm 高;采用接点露出式设 

计带来 LED 芯片接面到印刷电路板间的低热阻(10℃/W), 

产品汇总:LED 

可以将温度上升控制到最低,并有助于确保器件长期的可靠 

度;LED 芯片采硅化合物封装以确保能够抵抗紫外线和高 

温曝晒,封装后的 LED 能够在 -40~+95℃温度范围下工 

作,同时可以承受 ESD 协会标准 ESD STM5.1 静电放电 

(ESD, Electrostatic Discharge)敏感度测试人体模型的 16 

kV(class 3b)静电放电冲击;色温约 2600~4000K;典型整 

体照度为 50lm(350mA 顺向电流时);采用 Pb-free 环保无铅 

封装并符合 RoHs 标准要求。 


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高亮度的暖白光SPNovaLED 

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车(顶灯等车内照明),建筑照明和普通照明,满足了对高 

效、长寿命光源的不 

断增长的需求。 

高亮度暖白光 

SPNovaLED(NPF- 

TSD)是 SPNovaLED 

系列最新的产品,这 

款LED 在 350mA的电 

流驱动下产生光通量 

为 42lm 的暖白光。硅 

封装使其具有更加耐用,并允许更高的结温。 

其尺寸为 6.0mm(L)× 6.0mm(W)× 1.5mm(H), 

可视角度达 120°,色温范围 2800~3600K。 

DOMINANT Semiconductors 

电话:020-8387-8185 

http://www.dominant-semi.com 

LUXEON Rebel 高效能 LED 

LUXEON Rebel 高效能 LED 尺寸仅 3mm × 4.5mm, 

能够在 350mA 和 1000mA 之间的驱动电流下提供最低的流 


73

产品汇总:LED 

明保证,在需要高效冷白光的应用方面,LUXEON Rebel 

能够在 350mA 的驱动电流下产生超过 70lm/W 的光效输 

出。在需要提高总光输的情况下,LUXEON Rebel 也能够 

在较高电流下提供160lm的光效输出。色彩应用,LUXEON 

Rebel提供标准的三元和四元色彩之外,以及暖白光、自然 

白光及冷白光色温的完整色彩系列。由于体积小,总体厚度 

只有 2.1mm,显著减少了混色距离及漫射光的情况,使灯 

具设计比传统 LED 小 50%,更减低对 PCB面积的需求而降 

低生产成本。此外,LUXEON Rebel 的陶瓷封装方式使其 

能抵御达 150℃的高温。 

74 

能提供相关色温包括 3000K、4100K 及 6500K 色温的 

暖白、自然白和冷白的白色 LED 光源。LUXEON Rebel 的 

白色相关色温范围包括暖白的 2670~3500K、自然白的 

3500~4500K 以及冷白的 4500~10000K。 

飞利浦 Lumileds 照明公司 

电话:010-6418-2335 

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OSTAR Projection 系列 LED 适合任何基于 DMD、 

LCoS 或 LCD 技术的投影系统。 

OSTAR Projection 采用薄膜技术(红光)和 ThinGaN 

技术(蓝、绿)制造,此系列专为使用 2.16~22.41cm 成 

像器、孔径尺寸在 5.0~26.1cm 之间的系统所开发。做为 

拥有最优化光投射的纯表面发光芯片,OSTAR Projection 

效率颇高,与适当成像器结合后,系统输出可达 300lm,满 

足背投电视(RPTV)的要求。对 RPTV来说,使用带专门 

透镜的红、蓝、绿OSTAR 芯片各一个。在直流 1A模块下, 

18°(绿)和25°(红、蓝)角,光源亮度可达1250lm (绿)、 

750 lm (红)和 180lm (蓝)。在脉冲模式和适当工作条 

件下,亮度值更高。 

OSRAM 

电话:021-5385-2899 

http://www.osram-os.com 


单片白光 LED 达到 250 流明 

KLC8 系列。新的系列产品在 1A 电流的驱动下,单片 

可以提供高达 250 流明的业界最高亮度。同时,在 350mA 

驱动下,光效高达 100lm/W,并且寿命长达 50 000 小时。 

KLC8 使用了 Edison Opto 最先进的封装技术,得到了更高 

的质量和优异的特性。它可以工作在宽电流下(0 ~ 

1000mA),从而更适合节能照明。这款新的 LED 产品在性 

能上超过了荧光灯和白炽灯,适合通用照明、装饰照明、路 

灯、LCD 背光、投影机以及多种场合。 

KLC8产品使用条带和卷绕包装,符合无铅制程和回流 

焊的要求。 

Edison Opto公司 

电话:0769 - 8101-1898 

Email: service@edison-opto.com.tw 

用于电子标志与号志的高亮度 

椭圆 LED 

超高亮度 Extra Bright II 系列椭圆红、绿、蓝色 LED 

适合全彩电子标志与号志应用,如行人专用号志、可变 

信息标志、记分板和车道灯等设计。 

55HLMP-Lx63(4mm)和 

HLMP-Hx63(5mm)系列 

LED 提供了椭圆发光模式、宽 

广的视角以及高强度照明,可 

以让显示内容在明亮阳光下的 

任何角度都能够清晰识别。 

其功能特点包括:规划良好的发光模式;高度可靠的性 

能表现;标准直插型封装;标准视角:5mm 椭圆形为 40 × 

100°,4mm 椭圆形为 50 × 100°;工作温度范围:红色 

-40~100℃,蓝色和绿色 -40~85℃。 


电话:0755-8207-2628 

http://www.avagotech.cn

引言 

泰克技术专栏 

使用4000系列数字荧光示波器 

进行电源测量 

电源分成许多不同的类型和规格, 

包括传统线性电源到高效的开关电源 

(SMPS)。所有这些电源都面临着复杂 

的动态工作环境。设备负载和需求在不 

同时间之间可能会大幅度变化。即使是 

“日常的”开关电源也必须能够承受突 

然出现的远远超过平均工作电流的峰值 

电流。 

此外,必须检定电源的功率电平、 

输出纯度和到电源线的谐波反馈,以满 

足国家和地区电源质量标准。从历史上 

看,这些测量类型意味着使用数字万用 

表进行静态电流和电压测量,然后在计 

算器或 PC 上进行麻烦的计算。 

今天,大多数工程师正转向示波器 

作为首选的电源测量平台。本应用指南 

将重点介绍怎样使用示波器进行基本电 

源测量。 

准备电源测量 

对习惯使用示波器进行高带宽测量 

的工程师来说,电源测量频率相对较 

低,似乎非常简单。事实上,电源测量 

也有很多高速电路设计人员从未见过的 

一系列挑战。经过开关设备的电压可能 

会非常大,而且是“ 浮动的”,即没有参 

考接地。信号的脉宽、周期、频率和占 

空比会变化,必须如实地捕获波形,分 

析其不理想特点。 

示波器必须具有基本带宽和采样 

率,处理 SMPS 内部的开关频率。电源 

测量要求示波器至少有两条通道,一条 

用于电压测量,一条用于电流测量。提 

高电源测量简便程度和可靠性的工具也 

同样非常重要。下面是部分考虑因素: 

● 是否提供安全精确的电压和电流 

探测解决方案? 

● 是否有一种快速方式,调节探头 

的不同延迟? 

效流程? 

● 是否有使探头偏置达到最小的有 

● 仪器能否配备充足的记录长度, 

以高分辨率捕获很长的工频波形? 

这些特点为有效执行电源设计测量 

奠定了基础。 

安全准确地探测电压波形和电流波形 

在使用数字示波器进行电源测量 

时,必须测量设备中的电压及电流。这 

一任务要求使用两只不同的探头:一只 

电压探头(通常是高压差分探头),一只 

泰克科技(中国)有限公司 

电流探头。图 1 显示了开关式电源 

(SMPS)中的典型测量方案。在范围在几 

kHz到几MHz的时钟驱动下,金属氧化 

物场效应晶体管(MOSFET)控制着电流。 

测量经过 MOSFET 的电流相对简 

单,可以使用许多不同的泰克霍尔效应 

电流探头完成,如 TCP0030。而测量电 

压则会面临更多的问题。MOSFET没有 

连接到交流电源接地或电路输出接地 

上。因此,不可能使用示波器进行接地 

参考电压测量,因为把探头的地线连接 

到任何 MOSFET 端子上都会使通过示 

波器接地的电路短路。 

图 1 简化的开关式电源视图 

进行差分测量是测量 MOSFET 电 

压的最佳方式。在差分测量中,可以测 

量漏极到源极电压(V DS ),即 MOSFET 

漏极和源极端子中的电压。V DS 可以位 

于几十伏到几百伏电压的顶部,具体视 


75


电源的范围而定。 

76 

可以通过多种方法测量 V DS : 

● 浮动示波器的机箱接地。绝对不 

要采用这种方式,因为这种非常不安 

全,会给用户、被测设备和示波器带来 

危险。 

● 使用传统无源单端探头,把地线 

相互连接起来,使用示波器的通道匹配 

功能。这种测量方式称为准差分测量。 

但是,无源探头与示波器的放大器结合 

使用时,不能提供充分阻塞任何共模电 

压的共模抑制比(CMRR)。尽管用户可 

能很想使用这种方法,因为可以使用已 

有的探头,但它并不能准确地测量电 

压。 

● 使用商用探头隔离器,隔离示波 

器的机箱接地。探头的地线不再位于接 

地电位,可以把探头直接连接到测试点 

上。探头隔离器是一种有效的解决方 

案,但它成本高,通常是差分探头的2~ 

5 倍。 

● 使用真正差分探头。高压差分探 

头(如泰克 P5205)可以准确安全地测量 

V DS 。 

消除电压探头和电流探头之间的时滞 

每只电压探头和电流探头都有自己 

的特性传播延迟。电流探头和电压探头 

之间的延迟差称为时滞,会导致幅度和 

定时测量不准确。 

必须了解探头的传播延迟对最大峰 

值功率和面积测量的影响,因为功率是 

电压和电流的乘积。如果两个相乘的变 

量没有完美对准,那么会得到不正确的 

结果。在探头没有正确“校正时滞”时, 


测量精度会下降,如开关损耗。图 2 所 

示的测试设置比较了探头尖上的信号(下 

方的曲线画面)和传播延迟后示波器前面 

板上的信号(上方的画面)。 

图 2 传播延迟差(时滞)对电源测量的影响 

消除探头偏置 

差分探头一般会有较小的电压偏 

置。这会影响精度,在继续测量前必须 

消除这个电压偏置。大多数差分电压探 

头拥有内置的 DC 偏置调节控制功能, 

可以相对简单地消除偏置。 

在预热后: 

● 把示波器设置成测量电压波形的 

平均值。 

● 选择实际测量中将使用的灵敏度 

(垂直)设置。 

● 在不存在信号的情况下,把平均 

电平调节到 0V(或尽可能接近 0V)。 

类似的,必须在执行测量前调节电 

流探头。 

在消磁后: 

● 把示波器设置成实际测量中将使 

用的垂直灵敏度。 

● 在不存在信号的情况下,关闭电 

流探头。 

近 0A。 

● 把 DC 平衡调节到零。 

● 把平均值调节到 0A 或尽可能接 

注意,某些探头(如支持 TekVPI 的 

TCP0030)内置了自动消磁 / 自动清零 

程序,用户只需在探头 comp 盒上按一 

个按钮就可以了。 

记录长度在电源测量中的作用 

示波器捕获测量期间事件的能力取 

决于使用的采样率及存储采集的信号样 

点的存储器的深度(记录长度)。存储器 

的填充速度与采样率直接成正比。在采 

样率设置得足够高时,存储器会迅速填 

充。对许多电源测量,必须捕获 1/4 周 

期或 1/2 周期(90°或 180°)的工频信 

号;有些测量甚至要求捕获整个周期。 

泰克 4000 系列示波器标配 10M 样点的 

记录长度,可以轻松地满足这一需求。 

然而,比长记录长度更重要的是提 

供能够利用所有这些数据的工具。4000 

系列的 Wave Inspector 是一套为轻松处 

理长记录设计的工具。直观的前面板 

Zoom 和 Pan 控制功能可以迅速查看采 

集的波形的任何部分。可以使用前面板 

Set/Clear Marks 按钮,把书签放在波 

形上感兴趣的点,然后使用前面板 

Previous()按钮浏览波 

形。最后,强大的搜索功能可以找到和 

标记整个长采集中发生的每个用户指定 

标准。例如,我们使用 4000 系列全部 

10M点记录长度,以4ns分辨率捕获AC 

电源两个周期期间的每个门驱动脉冲。 

这一采集包含大约4000个脉冲。在输入 

几个简单的搜索参数后,如通道 1 上的 

正脉冲,宽度小于 2 μ s,门限为 3.7V, 

Wave Inspector 会迅速识别满足标准的 

17个脉冲,并在格线顶部用白色三角形

标出了这些波形。然后通过再次使用前 

面板 Previous 和 Next 按钮,我们可以 

迅速从一个事件跳到另一个事件。有了 

Wave Inspector 以前需要几小时完成的 

工作,现在只需几秒钟就可以完成。 

执行基本 SMPS 测量 

开关式电源基础知识 

大多数现代系统中流行的 DC 电源 

结构是开关式电源,这些电源因能够高 

效处理变化的负载而闻名。典型 SMPS 

的电源“信号路径”包括无源元件、有 

源元件和磁性元件。SMPS 最大限度地 

减少了损耗元件的使用,如电阻器和线 

性模式晶体管,而重点使用没有损耗(理 

想情况下)的元件:开关式晶体管、电容 

器和磁性元件。SMPS 设备还包括一个 

控制段,其中包含脉宽调制稳定器、脉 

冲速率调制稳定器和反馈环路等单元。 

控制段可以有自己的电源。图 1 是简化 

的 SMPS 示意图,其中显示了包括有源 

单元、无源单元和磁性单元的电源转换 

段。 

SMPS 技术依托电源半导体开关设 

备,如金属氧化物场效应晶体管 

(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管 

(IGBT)。这些设备提供了快速开关时 

间,能够耐受没有规律的电压峰值。同 

样重要的是,其在On状态或Off状态下 

消耗的功率非常小,实现了很高的效 

率,而生成的热量很低。开关设备在极 

大程度上决定着 SMPS 的整体性能。开 

关设备的关键测量项目包括开关损耗、 

平均功率损耗、安全工作区等。 

基本参数测量 

尽管开关设备的功耗非常重要,但 

电源设计人员还需关注电源操作的许多 

其他方面,如基本幅度和定时测量,这 

在历史上一直通过计算格数、然后乘以 

标度系数完成。现代示波器提供了许多 

自动测量功能,可以使用这些功能测量 

上述基本电源操作参数。4000系列包括 

下述自动测量。 

● 幅度测量:幅度、高、低、最大 

值、最小值、RMS、峰到峰值、正 / 负 

过冲、平均值、周期平均值、周期RMS。 

● 定时测量:周期、频率、上升 / 

下降时间、正 /负占空比、正 /负脉宽、 

突发宽度、延迟、相位。 

● 综合测量:面积和周期面积。 

幅度测量适用于测量输入和输出电 

压,如 VRMS、平均值、峰到峰值和周 

期RMS。定时测量可以帮助检定驱动信 

号行为,如脉宽和频率。综合测量计算 

电源波形下的面积,确定能量损耗。通 

过打开测量统计,可以确定长期变化, 

查看测量期间的最小值、最大值、平均 

值和标准偏差。 

测量瞬时功率 

检定开关晶体管中的瞬时功耗是几 

乎每个电源设计项目的一部分。选择能 

够在最坏操作情况下经济可靠地运行的 

元件至关重要( 如图 1 中的电源 

MOSFET)。泰克 TekVPI 电流和电压探 

测解决方案为这些测量提供了理想选 

择。除提供安全测量解决方案外,它们 

还提供了非常简便的时滞校正功能。通 

过 TekVPI 探头,可以在工厂中测量传 

播延迟,然后把传播延迟存储在探头的 

内存中。在 TekVPI 探头连接到 4000 系 


列时,它们会自动设置相应的时滞校正 

值,在电源测量中实现最大精度。也可 

以使用每条通道垂直菜单中的时滞校正 

功能,手动校正非TekVPI探头的时滞。 

TekVPI 接口进一步简化了电源测量, 

它自动为电压波形和电流波形及以瓦特 

为单位的演算波形提供正确的标度和单 

位。4000 系列只需几个简单的步骤,就 

可以测量瞬时功率: 

● 连接探头; 

● 按 Autoset,示波器自动调节垂 

直设置、水平设置和触发设置,以查看 

波形; 

● 把演算波形定义为 Ch1*Ch2; 

● 打开 Area 测量,测量曲线下的 

面积(能量); 

● 光标读数表明瞬时功率。通过使 

用测量选通,我们可以把Area测量限制 

在特定区域,查看与MOSFET的启动时 

间(T on )和关闭(T off )时间有关的功率损 

耗。 

安全工作区 

晶体管的安全工作区(SOA)定义了 

设备在不会自行损坏的情况下工作的条 

件。如果超过这些限制,晶体管可能会 

失效。SOA 还包括其他设备限制,如最 

大电压、最大电流、功率、平均联接温 

度、二级故障等。 

开关设备制造商的产品技术资料会 

概括对开关设备的某些限制。其目标是 

保证开关设备将容忍电源在最终用户环 

境中必须处理的工作边界。SOA 测试 

变量可能包括各种负荷方案、工作温度 

变化、高和低线路输入电压等。可以使 

用 4000 系列,在 XY画面中绘制电压对 


77


电流曲线,查看 SOA。 

78 

测量线路谐波 

开关电源一般会生成以奇数阶为主 

的谐波,直到电网。其影响具有累积性 

特点,随着连接到电网的开关电源越来 

越多(如办公室中增加更多的台式电脑), 

返回电网的谐波失真的总百分比会上 

升。由于这种失真会导致热量在电网的 

线缆和变压器中积聚,因此必须使谐波 

达到最小。业内制定了 IEC61000-3-2 

等法规标准,监控来自特定非线性负荷 

的电源质量。 

由于标配快速傅里叶变换(FFT)功 

能,4000系列提供了杰出的谐波分析工 

具。具有FFT功能的示波器的经济性要 

远远高于购买专用谐波分析仪,而且允 

许使用熟悉的仪器来做另一项工作。 

4000 系列采用FFT,以类似频谱分析仪 

的方式显示信号频率成分。它甚至可以 

在屏幕上同时显示信号波形及频域等效 

波形 ,这通常很有裨益。可以使用 

MATH按钮菜单下的FFT特定菜单,简 

便地控制4000系列FFT。可以在活动信 

号上或调用的存储波形上执行 FFT。 

这一程序并不比进行普通波形测量 

困难。在这种情况下,由于信号是一个 

重复的周期波形(而不是某种瞬态信号), 

因此触发和显示信号非常简单。应至少 

显示五个周期,以保证良好的频率分辨 

率,垂直标度应设置成信号占用显示屏 

上尽可能多的垂直格。 

用户配置的参数包括垂直标度和 

FFT 窗口格式。可以使用矩形窗口、 

Hamming 窗口、Hanning 窗口和 

Blackman-Harris 窗口,每种口适用特 


定的信号类型。对周期重复的信号,如 

本例中的信号,Hamming 窗口通常是 

最佳窗口。FFT显示的垂直标度可以是 

线性标度或对数标度。 

利用4000系列示波器对电源负荷电 

流的谐波进行分析,可以使用光标 ,测量 

各个频率成分或频率的幅度。在许多电 

源设计项目中,非常重要的一个部分是 

证明满足电源质量法规标准。4000 系列 

提供了全系列存储和打印功能,帮助用 

户完成这一工作。专用 HARD COPY按 

钮把屏幕截图发送到连接示波器 USB端 

口的打印机上,还可以使用各种格式把 

图像保存到 U 盘或 CompactFlash 卡中。 

调试电源 

数字化示波器在电源测量领域中非 

常常见,但4000的数字荧光采集技术在 

调试时有着很大的差异,特别是在识别 

开关电源的调制效应过高时。4000系列 

的波形捕获速率要比典型的数字存储示 

波器(DSO)高出许多倍。在考察调制效 

应时,这提供了两个优势。首先,示波 

器在大多数情况下是活动的,只用很少 

的时间处理波形进行显示。因此,示波 

器捕获调制的机会提高了数百倍。其 

次,数字荧光显示可以更简便地实时查 

看被调制波形。4000显示屏会加强信号 

曲线经过频次最高的区域,这在很大程 

度上与模拟示波器类似。调制要比连续 

重复的主要波形暗。 

可以使用 4000 系列简单地查看调 

制影响。图 3 显示了控制着电源中电流 

模式控制环路输出的被调制信号。调制 

在控制环路的反馈系统中具有重要意 

义。但是,调制太多会导致环路变得不 

稳定。注意,在调制频次较低的区域中, 

波形较暗。 

图 3 调制对电源控制环路的影响 

使用 4000 系列捕获瞬态信号也非 

常简单。其边沿触发功能为设置跳变 

沿、电平、耦合和触发延迟提供了所需 

的全部灵活性。如果被测电源已经集成 

到系统中,可能要触发系统中其他地方 

的“ 问题”信号,监测电源上的测试点, 

查看是否有同时发生的瞬态信号。 

当然,电源的DC 输出还必须干净, 

没有瞬态信号。4000 系列的滚动模式与 

峰值检测功能相结合,为查看低速信号 

或DC电平上的畸变提供了最佳的工具。 

滚动模式从左到右慢慢地滚动曲线,这 

在很大程度上与带状记录纸、记录器类 

似。它以非常慢的扫描速度生成清楚明 

亮的曲线。峰值检测功能允许示波器捕 

获最窄1ns的毛刺,甚至支持较低的扫描 

速度。这两种功能相结合,得到了一个稳 

定有效的曲线,可以立即揭示瞬态信号。 

总结 

电源测量不再是功率计和谐波分析 

仪等专用工具的专属领地。4000系列数 

字荧光示波器与各种电压探头和电流探 

头相结合,为现代开关式电源提供了安 

全的测量和调试解决方案。 

EPC

应用设计:身份识别 

基于 DSP 的指纹采集系统的研究 

在各种生物识别技术中,指纹识别 

技术是最成熟、准确和最易使用的。而 

指纹采集作为指纹识别系统中的一个重 

要环节也越来越受到人们的重视,高质 

量的指纹采集技术已成为一个重要的研 

究课题。指纹图像的采集是自动指纹识 

别系统(AFIS-Automation 

Fingerprint Identification System)的 

重要组成部分,采集到的指纹图像的质 

量好坏,直接影响到后续的指纹图像处 

理过程。高质量的指纹图像可以大大简 

化指纹图像处理的算法,提高识别率, 

减小拒识率。 

随着新型半导体指纹采集传感器件 

和 DSP,CPLD 技术的发展,自动指纹 

识别技术正向着小型化和嵌入式的方向 

发展。本文介绍的就是基于 DSP 的指纹 

采集系统。 

本系统的原理 

本系统中的指纹传感器采用 

FPS200 固态指纹芯片,其成像原理如 

图 1 FPS200 指纹成像原理 

图 1 所示。由图 1 可以看出,一个像素 

点上有一个金属电极,手指皮肤是另一 

个电极,两者之间形成了电容 C P 。手指 

皮肤上的脊(ridge)和谷(valley)将 

产生不同的 C P 。由于 C P 很小,无法直接 

测量,所以使用以下方法:先以一固定 

时间对 C P 充电(SW1 关且 SA2 开),接 

着以一固定时间对 C P 放电(SW1 开且 

SW2 关), 放出的电能将转储到 C C 中。 

每一次充电放电周期中,由于充电电压 

相同,充电时间相同,所以不同的 C P 值 

将导致 C P 存储不同的电能。这些电能在 

C P 放电时将转储到 C C 中导致 C C 电压的 

增高。所以 C P 值的不同将导致一次充电 

放电周期结束后 C C 电压增高值的不同 

(成正比),最后将导致 C C 电压增高到参 

考电压所需的充电放电周期次数的不同 

(成反比), 这样就可以通过充电放电周 

期次数来测量 C P 了。 

传感器阵列包括 256 列× 300 行的 

传感器电极,每一列都有两个采样—保 

持电路与之相联系。采集一个指纹图像 

时获取一行数据,而此过程共有两个阶 

段。第一阶段,传感器电极中被选择的 

行预充电到 V DD 电平,一个内部信号允 

许第一采样—保持电路集合保存预充电 

行的电平。第二阶段,行传感器电极以 

一定电流放电,每个单元的放电率跟 

湖南工学院贾雅琼 

“放电电流”成比例。经过一段时间(即 

“放电时间”)后,一个内部信号允许第 

二采样——保持电路集合保存最终电极 

的电平。预充电与放电后的电极电平之 

间的差别在于传感器电容量。行获取结 

束后,就可以对行中的每个单元进行 

A/D 转换了。芯片的敏感度可以通过调 

整放电时间与放电电流来控制;电流源 

的参考值由外接于 ISET 和地之间的电 

阻来决定,其由放电电流寄存器(DCR) 

控制;放电时间由放电时间寄存器 

(DTR)控制。 

当指纹中的凸起部分置于传感电容 

像素电极上时,电容会有所增加,通过 

检测增加的电容就能进行指纹采集。传 

感器中的像素点大小为 45 μ m 2 ,间隔 

为 50 μm,像素阵列的分辨率略高于 

500dpi,基于一种标准的单一多晶硅三 

层金属 0.5 μ m CMOS 工艺。 

处于指纹的凸起下的像素(电容量 

高)放电较慢,而处于指纹的凹处下的 

像素(电容量低)放电较快。这种不同 

的放电率可通过采样保持(S/H)电路 

检测并转换成一个 8 位数字量输出,这 

种检测方法对指纹凸起和低凹具有较高 

的敏感性,并可形成非常好的原始指纹 

图像。指纹图像依次进行逐行采集,每 

个金属电极均作为电容的一个极,与之 


79


接触的手指则是电容的另一个极。在器 

件表面有一层钝化层,作为电容两个电 

极间的电介质层。将手指置于传感器上 

时,指纹上的凸起和凹进会在阵列上产 

生不同的电容值,并构成用于认证的一 

整幅图像。 

系统硬件设计 

80 

本系统的工作主要由以下部分构 

成:指纹图像采集部分、程序与数据存 

储部分、全局逻辑控制部分以及数据通 

信部分。 

指纹图像采集部分:系统利用软件 

查询方式来判断是否进行指纹的采集。 

当进行指纹采集时,指纹传感芯片按照 

设定的参数采集指纹并将模拟图像转换 

成数字图像,然后在 DSP 的控制下将数 

据存储在外部数据空间中,等待进行下 

一步的处理。 

程序与数据存储部分:此部分由 

SRAM 和DSP 片内DARAM 构成, 

SRAM 用于存放指纹图像并提供程序运 

行时所需要的临时数据空间。 

全局逻辑控制部分:此部分由 

CPLD 来完成,实现以下三方面的功能: 

图 2 系统硬件原理框图 


①对 DSP 的数据空间进行分时寻址;② 

产生系统中各个芯片的片选信号;③产 

生系统中各个芯片的读写信号。 

数据通信部分:该部分设计了串口 

通信以及 USB 通信两种模式,均可以单 

独工作。串口通信采用的是 TI公司的异 

步串行收发芯片 TL16C550,配合一片 

MAX232 即可实现计算机与目标系统数 

据的通信;USB 通信部分采用了南京沁 

恒电子公司的 USB 通信芯片 CH375。 

1 TMS320VC5402芯片 

TMS320VC5402 具有优化的 CPU 

结构,内部有1个40 位的算术逻辑单元 

(包括一个 40 位的桶式移位寄存器和两 

个独立的 40 位累加器),一个 17 × 17 的 

乘法器和一个 40 位专用加法器,16K × 

16bit RAM 空间和 4K × 16bit ROM 空 

间;共 20 根地址线,可寻址 64K × 16bit 

数据区和 1M × 16bit 程序区,具有 64K 

I/O 空间;处理速度为 100MIPS,速度 

高、功耗低。 

2 存储器电路的设计 

通常一个 DSP 系统除了 DSP 芯片之 

外,还需要外部存储器。外部存储器一 

般有两种,即存储程序和固定数据的 

EPROM 和可读写的快速 RAM。本系统 

采用的存储器为 CY7C1041,是一款 

256K × 16bit 的静态 RAM。从接口方 

式考虑,外部存储器分为串口存储器和 

并口存储器 2 种。在 DSP 系统中,由于 

要求高速交换数据,一般都采用并口存 

储器。 

由 DSP 的程序空间选择信号 PS 作 

为外部程序存储器的片选线,读写线 

R/W 作为外部存储器的读写控制线, 

存储器选通信号 MSTRB 作为外部程序 

存储器的使能线,地址线 A0~A17 作为 

地址线寻址 256K × 16 程序存储空间。 

在 DSP 与外部数据存储器的接口中,读 

写线 R/W 作为外部存储器的读写控制 

线,由数据空间选择信号DS作为外部数 

据存储器的片选信号,存储器选通线 

MSTRB 作为外部数据存储器的使能线, 

因为 C54XX 系列 DSP 地址线只有 A0~ 

A15 才能作为外部数据存储器和 I/0 口 

寻址,所以要寻址空间超过64KB,必须 

扩展地址线。 

3 DSP 与 FPS200 的接口设计 

本系统 TMS320VC5402 与指纹传 

感器 FPS200 的接口实现采用微处理器 

接口模式,其接口形式非常简单。需要 

说明的是,在该芯片中,地址选择与数 

据写入是分两步完成的,先通过 A0 置 0 

来写地址索引寄存器,然后再对 A0 置 1 

来读写对应地址的数据寄存器。 

指纹传感器通过目录地址表去选择 

它的功能寄存器。芯片内有 8 位数据线 

(D[7:0])和一个地址选择线(A0)。此 

地址线用来选择目录寄存器和数据寄存 

器。若A0为低,则选中目录地址;若A0

为高,则通过目录地址选中数据寄存 

器,而目录寄存器内数据保持原值,直 

至被重写或者芯片复位。 

芯片有四个控制输入引脚:RD、 

WR、CS0、CS1。若使 CS0 为低且 CS1 

为高,则选中芯片,数据被锁存在写 

(WR)的上升边缘。 

系统软件设计 

软件实现包括两大部分,一是指纹 

数据采集控制部分,二是指纹数据通信 

传输部分。 

指纹数据采集控制部分是使用 C 语 

言实现,而指纹数据传输采用 C/C++ 

语言实现,之后调用 TMS320VC5402 

C 编译器将其编译成汇编语言,然后再 

图 3 CCS环境下的程序开发流程 

送 TMS320VC5402 汇编器进行汇编。 

本系统的指纹图像采集工作是由 

图 4 主程序流程图 


DSP 来控制 FPS200 指纹 

传感器进行的,基于DSP 

的集成开发环境 CCS2.0 

下的软件设计流程图如图 3 所示。 

示。 

结语 

首款 TD-SCDMA HSDPA/GSM 多模手机问世 

恩智浦半导体(NXP Semiconductors)、三星和北京天基科 

技有限公司(T3G)近日宣布推出世界首款 TD-SCDMA 

HSDPA/GSM/GPRS/EDGE 多模手机,此款机型已于 10 月 23 日 

在北京举行的“中国国际通信设备技术展览会”上展出。 

三星 SGH-T578H 手机采用软件定义调制解调器,可达 

到 2.8Mb/s 的数据传输速率,这个速率相当于 GPRS的 20 倍, 

用户在不到一分钟的时间内可下载多个 MP3 文件。SGH- 

T578H 手机基于T3G7210 系统解决方案,并采用业界首个由 

恩智浦提供的“嵌入式矢量处理器”( EVP)的软件调制解调 

器(即由软件定义的调制解调器), 从而实现高速数据传输 

和双模功能。恩智浦的Adelante VD32040嵌入式矢量处理器 

本系统的主程序流程图如图 4 所 

本系统将 DSP 技术引入指纹采集领 

域,这些器件比传统的单片机、分立元 

件不仅在可靠性、处理速度、稳定性上 

大大提高,而且使得设计的板卡体积大 

大减小,功耗大大降低,为指纹技术进 

入民用领域创造了有利条件。 

可使调制解调器达到 2.8Mb/s 峰值数据传输速率,完全支持 

“3GPP TDD-LCR 标准”第 5 版。T3G7210 系统解决方案也支 

持四模 EDGE 和双模 TD-SCDMA 中集成的多媒体加速器,使 

高端功能手机的发展无须额外外部协处理器。 

目前中国的 10 个主要城市已经完成了 TD-SCDMA 网络 

部署,同时,中国拥有多达 7000 万潜在用户。TD-SCDMA 网 

络正计划进行升级,以期在 2008 年支持 TD-SCDMA 标准的 

第 5 版(HSDPA)。三星 SGH-T578 手机让用户能够在 2008 年 

北京奥运会时享受由广泛部署的TD-SCDMA网络基础设施所 

带来的高速传输的多媒体信息。 

全球最小的机器人 TOMY i- 索宝有了新动力 

i- 索宝是日本 Tomy 及龙昌最新开发的机器人,其已 

被吉尼斯世界纪录大全列为全世界最小的人型机器人,世 

界各地的机器人爱好者都对它拭目以待。近日,金山电池 

国际有限公司宣布了与龙昌公司的合作计划,他们将在投 

放中国市场的 i- 索宝中采用环保镍氢充电池“GP 超霸力 

再高 +”, 以提升 i- 索宝的娱乐性能。这种新电池在充满 

电后,即使存放 12 个月,仍可保留约 85% 的电量,随时 

可用。 


EPC 

81

82 


基于虹膜的人体特征识别方法研究 

人体特征识别方法,也叫生物特征 

识别方法,是指利用人的独特的生理及 

行为特征进行鉴别的身份验证的技术手 

段。它的产生及发展源于人们在迈进数 

字时代的过程中对身份验证方法的准确 

性与便捷性不断提高的需求。传统的身 

份验证方法主要包括身份标志物(如钥 

匙、证件等)以及身份标志信息(如账 

号、密码等), 或者以上二者的结合 ( 如 

银行卡等 )。人们在使用过程中发现,他 

们都存在着共同的缺点:易于遗失和伪 

造。而且传统的身份验证系统并不能有 

效的识别持有这些身份标志事物的人是 

否是真正的拥有者。因此,一旦被冒充, 

真正的拥有者将遭受极大的损失。因 

此,人体特征识别方法作为一个更加有 

效的解决方案逐渐得到广泛应用。 

人体特征的鉴别方法有很多种。在 

所有生物特征中,指纹相对稳定但录取 

指纹不是非侵犯性的。脸像特征具有很 

多优点(如主动性、非侵犯性和用户友 

好等),但脸像随年龄而变化,而且容易 

被伪装。声音特征具有与脸像特征相似 

的优点,但它随年龄、健康状况和环境 

等因素而变化,而且说话人识别系统也 

容易被录音所欺骗,容易被伪造。虹膜 

特征识别解决了这些问题,还具有上述 

其他生物特征所不具备的一些优点,故 


近年来虹膜识别技术被认为是最有前途 

的生物识别技术之一。 

虹膜识别技术的一般过程 

虹膜识别技术的过程一般来说分 

为:虹膜图像获取、图像预处理、特征 

提取和特征匹配四个步骤。 

虹膜图像获取是指使用特定的数字 

摄像器材对人的整个眼部进行拍摄,并 

将拍摄到的图像通过图 

像采集卡传输到计算机 

中存储。 

图像预处理是指 

由于拍摄到的眼部图像 

包括了很多多余的信 

息,并且在清晰度等方面不能满足要 

求,需要对其进行包括图像平滑、边缘 

检测、图像分离等预处理操作。 

特征提取是指通过一定的算法从分 

离出的虹膜图像中提取出独特的特征 

点,并对其进行编码。 

最后,特征匹配是指根据特征编码 

与数据库中事先存储的虹膜图像特征编 

码进行比对、验证,从而达到识别的目 

的。 

获取眼部图像 

本文的虹膜图像摄取装置如图 1 所 

湖南工学院俞斌 

示,采用的是卓为(SOVIC)SP-313 摄 

像头。该摄像头采用的是最新 CCD 效果 

的 CMOS 感光芯片,图像分辨率为 35 

万像素(640 × 480 无软件插值), 内置 

低照度的辅助光源,能最大限度减少对 

人眼的刺激,使用时配以人工暗室,使 

人的眼部图像更清晰、明亮。图 2 是本 

设计采用的摄像头获取到的人眼部图 

像。 

图 1 虹膜图像摄取装置 

获取到图片数据后,只需要将其按 

照一定的图片格式写入文件,即可完成 

需要的眼部图像在计算机中的存储。本 

文程序中采用的是 BMP 格式的图像文 

件,因为BMP 图像文件存储的图像数据 

图 2 人的眼部图像

没有经过压缩,方便以后对图像进行的 

预处理。 

眼部图像的预处理 

BMP 图像文件格式主要有 1、4、8、 

16、24 和 32 位等图像格式。32 位 BMP 

图像文件格式表示该图像有 2 32 种颜色, 

图像中的每个像素用 32 位表示,一般情 

况下该文件格式没有调色版,32 位中的 

最高 8 位保留,其余 8 位表示红色,8 位 

表示绿色,8 位表示蓝色。8 位 BMP 图 

像文件表示该图像有 256 种颜色。图像 

中的每个像素用 8 位表示,并用这 8 位 

作为索引在彩色表中查找该像素的颜 

色,8位BMP图像一般也叫做灰度图像。 

在本文获取到的图像是 32 位的彩 

色BMP 图像。32 位的彩色图像存储的 

图像色彩数据较多,图像文件的尺寸也 

较大。但是从本文图像识别的要求来 

看,这些都是不必要的,因此有必要将 

其转换为 8 位的灰度图像。 

转换公式如式(1)所示。 

(1) 

其中Gray (i, j)为转换后的黑白图 

像在(i, j)点处的灰度值,由于公式中绿 

色所占的比重最大,所以转换时可以自 

接使用 G 值作为转换后的灰度。转换后 

的灰度图像如图 3 所示。从图像上看与 

32 位 RGB 图像没有大的不同,但是 

图像文件的尺寸从 1.17Mb 缩小到了 

301Kb。 

将获取到的眼部图像转换为灰度图 

像之后,还需要对灰度图像进行去噪声 

处理。本文采用的是空域法中的加权均 

图 3 人眼部图像的灰度图像 

值滤波,它是用一个有奇数点的滑动窗 

口在图像上滑动,将窗口中心点对应的 

图像像素点的灰度值用窗口内的各个点 

的灰度值的平均值代替,如果滑动窗口 

规定了在取均值过程中窗口各个像素点 

所占的权重,也就是各个像素点的系 

数。 

提取虹膜图像 

此过程需要读取眼部图像的数据, 

检测虹膜图像的内外边缘,提取内圆圆 

心坐标及短半径,再求出虹膜长半径, 

建立极坐标系,分离虹膜图像,最后进 

行特征提取。 

和眼睛的其他部分相比,瞳孔的灰 

度值要小得多,也就是颜色要暗得多, 

而且在灰度级上有一个明显的突变,也 

就是说在瞳孔的灰度级要比其他部分的 

灰度级“黑得多”。因此,可以充分利用 

这个特性,对图 2 进行直方图分析,结 

图 4 灰度直方图 


果如图 4所示。 

对图 4 计算结果可以得出,图像灰 

度值从 62 开始,且图中存在若干个峰 

值点。我们已知瞳孔的颜色最暗,因此 

可以判定第一个波峰为瞳孔的灰度分 

布。具体观察第一个峰值,其基本呈正 

弦函数状分布,以 72 为波峰(值: 

884), 左侧 62(值:0)为波谷,1/4 

周期为 10。据此,我们确定右侧的波谷 

为 82。根据分析结果,对图 4进行二 

值化,阈值为 82,可以求出虹膜的长半 

径,如图 5 所示。 

图 5 虹膜长半径 

对图1的图像数据,从左右顺次、从 

上至下扫描每个像素点,根据式(2)计 

算每个像素点与圆心的距离。 


(2) 

其中,dist 为距离,( x,y)为扫描 

点的坐标值,( Xpos,Ypos)为虹膜圆心 

的坐标值。保留所有小于等于虹膜长半 

径或大于等于虹膜短半径的像素,其余 

设像素值为 0(即标为 

黑色)。保留的环形部 

分即为截取到的虹膜 

图像部分,如图6所示。 

为了提取虹膜图 

像的特征值,建立一个 

特征矩阵数组,X、Y 

83


值与上一步中的矩形数组一致,用来存 

放相应的特征值。这些值对于虹膜图像 

中的每一个像素点来说都是其独有的、 

能对其进行唯一标志的值,因此都可以 

作为特征值来利用。本文中提取的是每 

个像素点的二导函数作为其特征值,因 

此在本步骤中可以直接将其读入到特征 

矩形数组中。 

图 6 环形的虹膜图像部分 

特征匹配 

84 

本文采用海明距(Hamming 

Distance)进行特征匹配。海明距最初 

为了解决通信中存在的误码问题而发明 

的。简单来说,它是指同样长度的两个 

码中,对应位不同的码的个数。比如: 

10101 和 00110,海明距为 3。式(3) 

为海明距定义的公式。 


(3) 

其中A i 和B i 为待比较的两端代码, 

+ 为异或运算,L 为代码的长度。 

将两幅虹膜图像的特征编码进行按 

位比较时,同一虹膜的不同时间提取的 

特征码,其 HD 分布的峰值将在 0.1 

附近;而不同虹膜的特征码进行比对 

时,HD 分布的峰值将在 0. 5 附近。 

这里所说的分布的峰值是按位比较时, 

两段特征编码相应位相同的概率的最大 

值。因此,对已经得到的虹膜图像特征 

矩阵数组,首先要从中随机的选择一段 

L 长度的代码(二进制), 即随机选择 

代码段的起始位置。这里要注意的是, 

对于待识别的两段代码,起始位置要尽 

量一致。L 的值可随意设定,但 L 的 

值越大,匹配的时间越长,速度越满,识 

别的精度越高,匹配的正确率越大;反 

之,L 的值越小,匹配的时间越少,速 

度越快,识别的精度越低,匹配的正确 

率越小。本文中 L 的值设为 2048。 

结果分析 

精确性是最重要的一个性能指标, 

一般用识别率来表示,主要由拒判率、 

误判率和等误率来测定。 

iTVware 是为了数字电视接收机专门开发的软件中间件 

平台,覆盖 DVB-C/DMB-T,ATSC 和 DVB-T 市场的要求,具 

有结构化模块。 

根据数字时代的特点,iTVware 彩电中间件软件平台不 

仅具有数字电视接收机的基础功能模块和大量的扩充接口, 

拒判率 FRR:也称错误拒读率或 

称错误不匹配率,表示授权人(合法的 

用户)不被准确承认(误认为冒名顶替 

国产数字电视中间件的诞生 

者) 的程度。FRR 越大,系统越精确, 

安全性也越高,但宽容度越来越低,致 

使越来越多的合法用户被系统错误的拒 

绝。反之授权人越容易通过,未授权者 

也变得容易混入。FRR 实际上也是系 

统可接受性的重要指标。 

误判率 FAR :也称错误接收率或 

称错误匹配率,表示未授权的人(冒名 

顶替者)被确认成授权人(有效的个体) 

的程度。FAR 的值越小,说明未授权 

的人越无法通过,系统越安全。但是,授 

权人的通过将变得越发困难。如在对安 

全有严格要求的应用领域,可以运行在 

很小的 FAR 上。FRR 和 FAR 之间 

的关系如图 7 所示。 

图 7 拒判率和误判率之间的关系 

实验结果表明,本文所设计的系统 

在精确性、识别速度上满足了实用的要 

求。 

还构建了蓝牙、WiFi等无线技术的底层接口和应用模块,使 

消费者在使用数字电视的同时,能够享受到无线技术带来 

便捷与精彩。此外,为了便于软件的开发,该产品的开发者 

—上海晖悦数字视频科技有限公司还决定将该软件彩电中 

间件平台遵循国际 GPL 规程进行开源。 

EPC

应用设计:电源 

微处理器电源监控芯片SGM803及其应用 

在微处理器系统中,为保证微处理 

器系统稳定而可靠地运行,需给微处理 

器系统提供电源监控电路。哈尔滨圣邦 

微电子的 SGM803 就是此种芯片。它可 

在微处理器上电,掉电及电压低于供电 

电压一定值时,产生一个不低于 140ms 

的复位低电平输出,确保微处理器运行 

在可知的状态,避免错误代码的执行。 

该芯片采用 SOT-23 封装,比采用分立 

元件或通用芯片构成的电路相比,大大 

减小了系统电路的复杂性和元器件的数 

量,显著提高了系统的可靠性和精确 

度。 

内部结构和引脚功能 

SGM803 芯片的内部结构如图 1 所 

示,该电路包含电压比较器、低功耗电 

图1 SGM803内部结构 

表 1 SGM803 引脚功能 

名称管脚号功能 

GND 1 地 

RESET 2 

V cc 3 监控的电源电压 

压基准源、分压器、输出延时电路和输 

出驱动电路。 

参数和时序图 

1 复位阈值电压 

复位阈值电压 V TH 是 SGM803 最重 

要的一个参数。电源电压降到复位阈值 

电源电压时,芯片复位端给出复位信 

号,输出低电平,使被监控系统在供电 

电压降低时及时复位,起到了有效的监 

控作用。 

2 复位时序 

当电源电压下降到低于阈值电压 

时,SGM803 的复位信号为低电平,并 

且在电源电压上升到大于阈值后的至少 

图 2 复位时序 

复位低有效。在 V CC 低于复位阈值时有效,并在 V CC 上升到大于 

复位阈值后的至少 140ms 内仍保持低电平 

黑龙江农业工程职业学院张甲秋 

哈尔滨圣邦微电子任明岩 

140ms 内,复位信号的低电平状态仍保 

持有效。 

如图 2 所示,在复位电平由低变高 

时有一个复位延时约为 140ms,此延时 

可保证供电电压恢复到了阈值以上时, 

能使被控系统正常工作。 

3 V CC 瞬态响应 

SGM803 可保护微控制器,防止其 

掉电出错,对电源电压的短时间突降有 

过滤功能,即电源电压在很短时间内低 

于复位阈值也不会产生复位信号。不 

过,随着电源电压突降的幅度增加(变 

得比复位阈值更低),不产生有效复位 

信号的脉冲宽度将减小。通常情况下, 

当电源电压比复位阈值低 100mV 的时 

间小于10μs时,将 

不会产生有效的复 

位输出。图3所示为 

不会产生复位的 

V CC 瞬变的最大脉 

宽。随着 V CC 瞬变的 

幅值较阈值越来越 

小(V TH - V CC 的值 

不断增加),最大脉宽也不断减少。为了 

更好地使用 SGM803,在尽可能地靠近 

V CC 和 GND 引脚处连接 1 个 0.1 μ F 的 

陶瓷旁路电容,以便提供更精确的复位 


85


门槛电压和提高系统电压监控电路的抗 

干扰能力。 

图 3 不会产生复位的 V CC 瞬变的最大脉宽 

应用电路 

86 

由于 SGM803 是开漏极输出,所以 

在使用的时候,在电源 V CC 和复位端加一 

上拉电阻,电阻的大小一般为 100k Ω。 

复位端也可以单独通过上拉电阻接电源, 

而不和 V CC 连在一起,此电源的电压可为 

0~5.5V 之间的任意值,所以会有一个 

图 4 V CC 低于 1.0V 时的有效复位 


复位电流流向 V CC 的电流 

(Leakage Current), 

SGM803 的漏电流很小,最大 

只有 1 μ A。 

为了确保 SGM803 的复 

位管脚在 V CC 低于 1.0V 时的 

状态可知,建议在复位管脚 

和GND 之间连接一个 100k Ω 

左右的下拉电阻(见图 4)。 

因为 SGM803 提供漏极开路复位输 

出,所以 SGM803 可与μ P/ μC 的双 

向复位管脚相连,通过在 SGM803 的复 

位输出和μ P/ μC 的双向复位管脚之 

间串联一个 4.7k Ω的电阻来实现。如 

MC68HC05 系列微控制器,其复位引脚 

是一个双向端口,在它的复位引脚上施 

加一个足够宽的低电平脉冲电压,即可 

使 MC68HC05 复位。当 MC68HC05 复 

位后,它同时又可通过软件控制该端口 

变成低电平,以便使系统中的其他外部 

设备复位,具体电路如图 5 所示。 

一般应用中,通常将 SGM803 的漏 

极开路输出上拉到被监测的电源电压, 

即 SGM803 的电源端 V CC 。在某些应用 

中,也需要将 SGM803 的漏极开路输出 

图 5 双向复位管脚的连接 

上拉到另外一路电源上,以实现电平转 

换的目的,如图 6 所示。需要注意的是, 

SGM803 的漏极开路输出在电源电压低 

于 1.15V 时不再下拉电流。另外,因为 

上拉电流的存在,随着电源电压的降 

低,SGM803 的复位输出端电压将升高, 

这一现象是由被监测的电压,上拉电阻 

值以及上拉电阻所连接的电压所共同决 

定的。 

图 6 多电源系统 

WiMax 成为全球 3G 标准 TD-SCDMA 面临新挑战 

日前,国际电信联盟(ITU)宣布,已经批准WiMax成为ITU 

移动无线标准,即与 WCDMA、CDMA2000 和 TD-SCDMA 并列成 

为全球 3G 标准。WiMax 成为第四个 3G 标准,这使中国 TD- 

SCDMA 标准遭遇新的对手,也将给 TD-SCDMA 的国际化之路 

造成一定冲击。 

WiMAX,也就是 IEEE 802.16,旨在以无线城域宽带的 

形式提供服务,以 70MB/s 或更高速率发布无线宽带连接。 

这种速度远远超过了目前固网宽带连接。一直以来,WiMAX 

得到了英特尔、诺基亚、摩托罗拉、三星等国际巨头的大力 

支持,技术和产业链逐渐成熟,但因为没有一个全球统一的 

可用频段,发展受到阻碍。如今,WiMAX 成为 3G 标准,这 

将大大促进它在全球的市场发展。ITU表示,WiMax成为全球 

标准意味着指派给 IMT-2000 标准中其他技术的电视广播也 

通过 WiMax 传送。这将刺激 WiMax 技术的发展,并吸引更多 

投资者,最终降低硬件的成本。 

WiMAX 与 TD 同属 TDD 频段,目前,除中国之外,绝大多 

数国家的 3G TDD 频谱都处于闲置状态。WiMAX 成为 3G 标准 

后,将会与现有的移动通信技术站在同一起跑线,将与中国 

3G 标准 TD-SCDMA 共同占有 TDD 频段,中国 TD 技术独享的 

频谱资源就会受到冲击。 

EPC


POLA DC/DC模块电源砖电路设计剖析 

POLA 模块电源 

板级电源设计的成熟度和可靠度直 

接影响着电子产品的稳定性。在设计复 

杂的板级 DC/DC 时,为了减小设计风 

险,提高设计成熟度,加快开发一次成 

功率, 越来越多的方案引入了 DC/DC 

电源模块。目前主流的 DC/DC 模块电 

源生产商主要分为 DOSA 联盟和 POLA 

联盟两大阵营。 

POLA 模块是非开放标准的设计, 

所以要深入分析电路有一定难度。但是 

考虑到 POLA 模块电源的电路设计基本 

相同,所以笔者以 PTH03030 POLA 模 

块电路为例,对其电路设计进行了深度 

剖析。 

PTH03030模块电源总体架构分析 

PTH03030 模块电源是一种非隔离 

的 POLA 电源,可输出 30A 电流,模块 

面积大约 9cm 2 ,采用 PCB 多层板设计, 

可以满足目前高密度板级电源的应用需 

求,例如多处理器、高速 DSP 系统等。 

PTH03030 模块采用高密度的双面 

表贴设计,通过一个外接的电阻实现输 

出电压在 0.8~2.5V 之内可调,输出效 

率可以达到93%,工作温度范围为-40~ 

+85℃。 

PTH03030 模块的产品外观如图 1 

图1 POLA PTH030模块电源外观图 

所示。 

PTH03030 模块的系统结构如图 2 

所示。其中,自动电压跟踪模块能够跟 

踪电源电压的上下电时 

序,实现输出电压时序 

控制;也可以实现成多 

个 POLA 模块的输出电 

压互相追踪,或者共同 

追踪外部电压的上下电 

时序。这个特点非常适 

合系统中需要多个电压 

供电且对于上电先后顺 

序有严格要求的板级电 

源设计方案。 

ON/OFF 使能模 

块用于控制模块电源的 

输出,在需要单独关闭 

部分板级电路功能的场 

合非常适用。 

电压输出微调模块 

支持输出电压降检测和 

福建星网锐捷网络有限公司网研九部任谦 

有输出电压正偏或负偏的微调控制功 

能,可以使用在系统微调测试的场合。 

PTH03030 模块保护功能比较齐 

全,可以实现过温保护、过流保护、欠 

压锁定保护。 

图2 PTH03030模块的系统模块框图 

PWM BUCK 控制模块设计分析 

PTH03030H 模块的降压 PWM 控 

制模块(U3)的局部电路如图 3 所示。 

补偿调节。该模块还具图3 PTH03030H模块的BUCK降压PWM控制模块电路图 


87

88 


U3 控制器内部主要有基准电源电 

路、软启动电路、300kHz 振荡电路、充 

电泵电路、过流检测电路等。 

U3 内部有 0.8V 的基准电源,用来 

和输出电压的反馈端子 PWM_FB 进行 

环路反馈比较。主流 POLA 模块电源的 

输出电压最低值是 0.8V。 

U3 的软启动电路可控制上电速率, 

软启动延时时间大约为 5~10ms,整个 

上电过程在 15ms完成,典型软启动时间 

为 6.5ms。在软启动功能运行时, 

TRACK 管脚必须连接输入电源电压管 

脚,屏蔽 POLA 模块的自动电压跟踪功 

能。此时,模块电源的上电受内部的软 

启动上电模块控制。 

U3 内部的充电泵电路主要通过外 

接 C20 电容实现低输入电压的提升,满 

足内部部分电路高电压的要求。在 3.3V 

输入的条件下,需要 C20 启动内部充电 

泵;在 5V 输入条件下,C20 泵电容可以 

不接。 

U3 内置的过流检测电路可检测上 

臂 MOSFET 的导通电阻 R DS(ON) 上的电 

流。如果流过上臂 MOSFET 的电路超过 

阈值,其管压降超过 R12 电阻的压降,导 

致 U3 内部的过流比较器翻转, 关断 

图4 PTH03030模块的MOSFET功率模块电路 


PWM 输出,实现过流保护。 

实际测试中,R12 的电压设定在 

160mV 左右,对应 45A 的过流保护阈 

值。如果需要实现不同的过流保护阈 

值,只需要更改 R12 的电阻值即可。 

MOSFET 功率模块分析 

MOSFET 功率模块的电路如图 4 所 

示。其中,U1 为 MOSFET 驱动 IC,采 

用 TI 公司的 TPS2834,可实现同步整流 

MOSFET 并联对管的驱动。U1 的第 2 

管脚接 PWM 单路输入,经过内部的双 

路移相后,输出驱动后级同步整流上臂 

MOSFET Q2、Q3 和下臂MOSFET 

Q1、Q4。 

TPS2834 的输出驱动特性比较优 

异,在输入 3.3V,输出 0.8V,满载 30A 

负载电流时,MOSFET 的驱动波形非常 

理想,无明显的振铃现象。TPS2834 良 

好的 MOSFET 驱动特性保证了 

PTH03030 可实现高达 90% 以上的转换 

效率。 

DT 管脚就是上下臂 MOSFET 的死 

区控制管脚,连接到上下臂 MOSFET 的 

中点,可防止出现上下臂 MOSFET 由于 

关断延时而瞬时直通造成的过流隐患。 

升压模块分析 

升压电路由 U2 及其外围电路组成 

(见图 5)。U2 是一款 SOT-23 封装的升 

压控制器,内置 MOSFET,可极大地简 

化升压模块的外围电路,实现高密度的 

模块应用。 

图 5 PTH03030模块的升压电路 

U2 的开关频率最大可以达到 

1MHz,在输出相同电流的条件下,可以 

极大减小升压电感的体积和输出滤波电 

容的容量和个数。升压控制器内置过流 

保护功能,当升压输出电流达到 400mA 

时,进入过流保护,使升压芯片不受进一 

步的损坏。 

PTH03030 模块的升压电压为 6.5V, 

实际测试最高可以达到 28V 的升压输出, 

升压后的电源提供整个模块的 MOSFET 

驱动 IC U1,电压跟踪比较运放的供电。 

自动电压跟踪模块分析 

PTH03030 模块的一个主要特点就 

是支持自动电压跟踪控制,由施加参考 

电压在 TRACK 脚来实现。施加在 

TRACK 脚上的电压和输出电压通过模 

块的低电压运算放大器进行实时误差比 

较放大,误差比较电压经下一级的电压 

缓冲后,直接控制 PWM 控制器的 FB 反 

馈电压。只要运放的输出响应足够快, 

就能保证 PTH03030 的输出电压和

图 6 PTH03030 模块的自动电压跟踪功能典型应用电路 

图 7 PTH03030 模块的输出电压正偏 / 负偏微调应用电路 

TRACK 电压精密跟随上下电的电压输 

出时序。 

自动电压跟踪功能典型应用电路如 

图 6 所示,2 个模块的 TRACK 管脚一 

起连接到 Q1 的 D 级。系统上电时,控制 

电平为低电平,Q1 关断,TRACK 管脚 

电压上升,上下两块 POLA 模块的输出 

电压跟随 TRACK 脚电压同步上升。当 

模块达到各自的输出电压设定值时,电 

压自动跟踪完成,模块各自达到设定 

点,完成时序上电控制。当需要系统下 

电时,控制电平转为高电平,Q1 导通, 

TRACK 电压下降,模块输出跟踪下 

降。 

的微调电压分压, 

可实现输出电压的 

正偏移输出,负偏 

输出微调模块分析 

PTH03030 模 

块的微调模块外部 

应用电路如图 7 所 

示。模块的微调输出 

电压正 / 负偏输出 

的控制脚分别是9和 

10脚,正偏微调电阻 

R u 通过场效应管 Q2 

接地,负偏微调电阻 

R d 通过场效应管 Q1 

接地。当需要输出进 

入正偏模式时,只要 

在 Q2 的栅极施加高 

电平,使 Q2 导通,R u 

回路导通,通过内部 

图8 PTH03030模块的保护电路 

电压微调输出同理。 

保护功能模块分析 

PTH03030 模 

块的全局过温保护 

电路如图 8 所示。 

U4 是一款 SOT- 

23 封装的温度传 

感器IC,通过和外 

围电路配合可以实 


功能,防止模块电路出现异常过温烧毁 

的隐患。过温保护电路在模块温度超过 

OTP 保护阈值时,会自动将 INHIBIT 

使能管脚电压下拉,输出全局关断电 

压。 

过温保护不采用芯片内置的过温保 

护电路,主要是考虑到 POLA 模块上的 

多种控制芯片的过温保护阈值存在离散 

性。而通过 OTP 电路实现全局过温联 

动,确实是不错的专业设计考虑。 

PTH03030H 的ON/OFF 开关由 

INHIBIT 使能管脚控制,可实现全局模 

块的关断或者输出。INHIBIT 管脚不是 

TTL 接口的电平,在设计阶段注意不能 

直接和 3.3V 逻辑器件的 I/O 直接连接, 

推荐接法如图 9 所示。 

现模块的过温保护图9 PTH03030模块的ON/OFF控制应用电路 EPC 


89

应用设计:工业控制 

基于虚拟仪器的增量型PID控制系统设计 

90 

利用图形化编程语言 LabVIEW 及 

其PID 工具包能方便、高效地进行 PID 

控制器设计。若将其与传感器、信号调 

理电路、数据采集卡等硬件设备良好结 

合,即可构成基于虚拟仪器的控制系 

统。 

虚拟仪器控制系统中控制策略和控 

制算法的软件实现是测控系统重要组成 

部分,是测控系统中控制部分的核心内 

容。本文首先详细地阐述测控系统中增 

量型 PID 控制器的设计原理及程序实 

现,然后介绍将增量型 PID 控制器应用 

到基于虚拟仪器的电压控制系统中的方 

案。 

电压测控系统软件控制器原理与实现 

1 PID 控制原理 

PID 控制器是一种线性控制器。在 

连续控制系统中,用输出量 y(t)和给定 

量 r(t)之间的误差时间函数的比例、积 

分、微分线性组合构成控制量 u(t)。其 

框图如图 1 所示。 

为了实现计算机控制,则须将连续 

图 1 ID 控制器方框图 


PID 算式离散化,变为数字PID 算式。实 

际应用中采用后向差分法作为离散化方 

法,可由稳定的模拟控制器得到稳定的 

数字控制器。当采样周期 T 远小于信号 

变化周期时,作如下近似(T 足够小时, 

如下逼近相当准确,被控过程与连续系 

统十分相似)。 

同济大学电气工程及其自动化系王灵艳杨挺梁海泉 

(1) 

(2) 

(3) 

(4) 

式中,K P 为比例系数, 为 

积分系数, 为微分系数。 

2 增量型 PID 控制器程序实现 

LabVIEW 的PID 工具包中实现位 

置型 PID 算法具体如下: 

误差:e(k)=sp-pv (5) 

比例环节: (6) 

积分环节: (7) 

微分环节: (8) 

sp —设定点即被控过程变量指定的 

理想值,pv —过程变量即被控制的系统 

参数。由于 sp 的值可能随时改变,为了 

避免 sp 突变造成的影响,微分环节采用 

对 pv 的偏微分,而不是一般用到的误差 

的偏微分。将式(4)的微分部分作如下 

变形: 

为: 

(9) 

得到增量型 PID 算法的输出表达式 

所得相应流程图如图 2 所示。 

图 2 增量型 PID 算法流程图 

电压测控系统硬件构成 

(10) 

(11) 

此系统所涉及的 DC/DC 变换器是 

额定功率为 55kW、峰值功率为 60.5kW

的单项 DC/DC 变换器。它的正常输入电 

压为 0~600V,输出电流为 0~216A。 

DC/DC 变换器输入电压测控系统 

是单输入单输出系统,因此选用 PCI 总 

线结合数据采集板卡即 PCI-DAQ 模式 

的虚拟仪器构建该控制系统,采用霍尔 

电压传感器获得现场电压信号。数据采 

集卡选用 NI 公司最新推出的高速高精 

度 PCI-6251M 板卡。由于输入输出都 

有各自的定时 / 控制及缓存芯片,因此 

只用一块卡就可同时完成控制系统的输 

入输出。 

要实现对 DC/DC 变换器输入电压 

的良好控制,必须保证采集卡输出的控 

制脉冲与执行机构的输出之间能够实现 

精确的同步。基于此要求,采用步进电 

机后面带调压器作为采集卡数字 I/O 输 

出的执行机构。 

利用 NI 公司的集成测试环境所设 

计的基于虚拟仪器的 DC/DC 变换器输 

入电压测控系统如图 3 所示。 

图 3 电压测控系统结构框图 

电压测控系统的仿真与实现 

1 执行机构数学模型 

步进电机是一种将电脉冲转化为角 

位移的执行机构,可以通过控制脉冲个 

数来控制角位移量,从而达到准确定位 

的目的。为了利用PID 控制器来控制它, 

以三相反应式步进电机为例推导得出其 

在单相励磁的情况下的传递函数。 


(12) 

其中 J 、Z r 分别为转子转动惯量及 

齿数;i a 为 A 相电流;L 为绕组的电感; 

D 为电动机的黏滞阻尼系数。取 L(H)= 

0.01002,Z r = 40,J( kg·m 2 )= 1.08, 

D = 0.031。 

期望角位移输出θ =1.5,取 i a =1.0, 

这样得到步进电机的传递函数为: 

型。 

(13) 

可见得出的步进电机为二阶系统模 

选用的变压器为带触头的线性调压 

器,即调压器的传递函数为常数。步进 

电机的输出角度通过机械传动转换为触 

头的直线位移。通过触头位置的改变来 

改变匝数比,从而改变输出电压,起到 

调压的目的。因此整个执行机构为一个 

图 4 增量型 PID 控制器仿真结果 

二阶系统。 

2 仿真结果与分析 

用在 LabVIEW 中的位置型的基础 

上设计的增量型 PID 控制器对传递函数 

为式(13)所示的二阶系统执行机构进 

行仿真。得到的阶跃响应曲线仿真结果 

如图 4 所示。 

从仿真曲线我们可以看到,采用增 

量型 PID 控制策略时,能很快就达到步 

距角,波动较小,控制平稳,满足了测 

控系统的要求。 

3 测控系统程序实现 

由于 LabVIEW 的运行环境 

Windows 是一个抢先制多任务操作系 

统,其他运行的应用程序会影响到控制 

回路的速度。为了保证采集控制过程不 

受用户操作的影响故使用硬件定时控制 

回路,可以得到精确的模拟输入采样率 

和输出刷新率。PID VI 使用系统时钟来 

计算循环周期时间。由于操作系统时钟 

最小长度为 1ms,当循环周期小于 1ms 


91


图 5 单通道电压采集控制程序框图 

时必须明确指定 dt 的值。 

92 

在硬件时控制回路中,AI Timing 

VI 和 AO Timing VI 均采用简单时钟 

信号定时。模拟输入 VI以设置的采样率 

采集电压信号,模拟输出 VI以设定的刷 

新率刷新输出通道的值。在程序中调用 

了参数自整定子 VI 可以很方便地得到 


满足最佳控制性能的 PID 参数。所设计 

的单通道电压采集控制程序如图 5 所 

示。 

结束语 

日前,德州仪器 (TI) 宣布诚邀中国三所大学——清华 

大学、上海交通大学及电子科技大学加入其“全球核心大学 

计划”,由此进一步加强其对中国技术创新的承诺。上述三 

所大学将和全球另外四所大学共同组成 TI 大学合作项目的 

研究网络。此次中国大学的加入充分体现了 TI 致力于长 

期发展中国教育与高等研究事业的决心。 

TI 中国大学计划始于 1996 年。十多年来,TI 不仅支 

持上述三所大学设立了数字信号处理(DSP) 技术中心,并 

在其他141所中国大学中建立了160 多个实验室。目前,TI 

DSP、微控制器以及模拟技术在这些大学的教学科研活动中 

被广泛采用,TI中国大学计划使学生及研究人员在消费类电 

子、医疗及工业应用等热点领域的研究项目中获得了诸多 

实践经验。 

TI 核心大学计划重在培养未来工程设计人才,推进科技 

创新,增进大学与本地产业间的合作。三所大学将在 5 年 

基于 LabVIEW 软件平台开发的增 

量型 PID 控制器能较好地实现 DC/DC 

德州仪器全球核心大学计划登陆中国 

输入电压测控的基本要求。仿真分析表 

明,增量型 PID 控制器具有好的控制效 

果。这也进一步证明了虚拟仪器在开发 

测控系统方面的潜力。利用 LabVIEW 

及其 PID 工具包能方便、高效地进行 

PID 控制器的设计与工程实现并用于各 

种实际的工业与自控环境中。 

参考文献 

[1] 邓炎,王晶等. LabVIEW7.1测试技术与 

仪器应用[M]. 北京机械工业出版社, 

2004.8 

[2] 候国屏,叶奇鑫. LABVIEW7.1编程与虚 

拟仪器设计[M]. 北京清华大学出版社, 

2005.2 

[3] 廖彦. LabVIEW环境下的实时控制方案设 

计与研究[D]. 西北工业大学硕士学位论 

文,2002.3 

[4] PID Control Toolset User Manual.National 

Instruments, 2001.11 

[5] LabVIEW User Manual. National Instruments, 

2003.4 

内获得资金人民币 1200 万元,用以支持其在 DSP、模拟与 

混合信号系统领域的教学和科研开发。该项计划将使TI 每年 

在中国大学的项目投资总额达到约 1000 万人民币,使每年 

24 000 多名毕业生具备更加完善的集成和系统设计知识。 

TI 总裁兼首席执行官理查德·谭普顿先生表示:“TI中 

国大学计划已走过 10 多年的历程,它已成为我们支持中国 

技术创新一切努力的基础。今天,我们诚挚地邀请三所中国 

大学加入 TI 全球核心大学计划。我们深信,该计划的引入 

将为中国工程设计学生提供更多了解全球最新电子技术的 

机遇,帮助他们实现更多科技创新,让我们的世界更加美 

好。” 

20 多年来,TI 一直致力于让全球更多人士获得科技 

教育;TI大学计划让全球各区域成千上万的学生获得了电子 

知识和技术创新的实践经验,而这些充满创意和活力的科 

技人才正是成就人们美好生活的未来希望。 

EPC


基于无线GSM的仓库安全监控报警系统 

粮食、种子、蔬菜、食品在 

贮藏期间,对环境温、湿度有特 

定要求,往往需要专人负责,稍 

有疏忽就会使所存物品变质或腐 

烂,造成不必要的损失。基于无 

线 GSM 的仓库安全监控报警系 

统就是针对仓库、粮库等场所进行温湿 

度和安全监控及报警而设定的方案。当 

库内温湿度不适宜商品贮存或发生火 

灾、漏水等危险情况时,系统自动通过 

GSM 网络把报警信息以短信和电话的方 

式传送到管理员手机或集中监控中心, 

使仓库管理员可以在第一时间了解到报 

警情况并及时做出相应的处理,实现对 

无人值守仓库的远程控制。本系统采用 

GSM 技术,用户无须另外组网,节省了 

昂贵的建网费用和维护费用,且通信不 

受距离限制,覆盖范围广,只要有 GSM 

网络的地方都可以使用,可靠性高。 

系统的工作原理及组成 

本系统的结构如图 1 所示。系统由 

安全监测报警终端,GSM 无线网络和监 

控中心三部分组成。安全监测报警终端 

通过传感器检测安全指标,利用 GSM 无 

线网络进行实时的数据传输,将报警信 

息发送给监控中心。另一方面,监控中 

心可以向安全监测报警终端发送查询和 

图 1 系统结构图 

控制短信命令,安全监测报警终端收到 

命令后,将根据命令要求返回当前的状 

态信息给监控中心或实现相应的操作, 

如打开排风扇、关闭除湿机等。 

另外,根据系统规模大小不同,可 

以采用单房间监控或多房间集中监控的 

方式。单房间监控是对一个房间范围内 

的多个布控点进行温、湿度和安全监 

控,需要一个安全监测报警终端和多个 

温湿度传感器。这时,监控中心可以是 

一部手机。但如果需对众多监控点进行 

集中管理,单纯通过用户手机就力不从 

心了,监控中心就需要配备 PC 和手机 

模块的组合,通过专门的管理平台接收 

各个监控点的报警信息,进行统一集中 

的管理。我们在这里只讨论单房间监控 

的情况,即只讨论安全监测报警终端的 

设计。 

硬件设计 

安全监测报警终 

端主要包括主控制器图 2 安全监测报警终端原理框图 

石家庄冀科双实科技有限公司孙晓晔 

PIC18F452 单片机、TC35i 无线 

通信模块、各种传感器(温湿度 

传感器、烟雾传感器等)、继电器 

控制开关,其结构如图2所示。系 

统采用 PIC18F452 单片机为核 

心,配合各种传感器作为采集设 

备,用以检测各种安全信息,当出现警 

报时,通过 TC35i 模块给管理员手机发 

送报警短信或打电话。管理员通过手机 

发送的控制命令也是通过 GSM 网络到 

达 TC35i,再传到单片机,单片机分析 

处理后,再执行相应的操作。其中,单 

片机采用串行通信口与 TC35i 通信,通 

过固态继电器控制排风扇等设备。 

TC35i 和SIM(Subscriber 

Identification Module)卡之间主要通 

过 CCCLK 和CCIO 两根信号线进行数 

据通信。 

1 PIC18F452 单片机 

PIC18F452 是 Microchip 公司推出 

的一款 16 位结构的高性能增强型闪存 

微控制器,采用精简指令集(RISC)设 

计,有两级流水线,最高运行频率可达 


93


到 10MIPS,能够满足系统对及时性的 

要求;单片机内部有 32KB 的 Flash 程 

序存储器,1.5KB 的数据存储器和 256B 

的 EEPROM,存储容量大,便于系统的 

扩展;中断资源丰富,提供18个中断源, 

两个中断优先级,并且中断优先级可配 

置,便于系统对多种 / 多个信息采集设 

备的处理;单片机内部集成了看门狗电 

路,省去了设计看门狗电路的麻烦,且 

抗干扰性强,提高了系统的稳定性。 

94 

2 TC35i 通信模块 

TC35i 是 Siemens 公司推出的新一 

代支持中文短信息的工业级 GSM 通信 

模块,构成如图 3 所示。其主要由四部 

分构成:GSM 基带处理器、GSM 射频 

部分、电源部分和 Flash 存储器。其中, 

GSM 基带处理器是整个模块的核心,由 

一个 C166CPU 和一个 DSP 处理器内核 

控制模块内各种信号的传输、转换、放 

大等处理过程。射频天线部分主要实现 

信号的调制与解调,外部射频信号与内 

部基带处理器之间的信号转换,匹配电 

源为处理器以及射频部分提供所需的电 

源,40 芯的 ZIF(Zero Insertion Force) 

插座为用户提供包括电源、数据输入输 

出、SIM 卡音频接口和控制等的接口。 

TC35i 模块还自带 RS232 通信接 

口,可以方便地与 PC、单片机连接;可 

图 3 TC35i 功能框图 


以工作在 900MHz 和 1800MHz 两个频 

段,信号好。该模块向用户提供标准的 

AT 命令接口,为数据、语音、短消息和 

传真提供快速、可靠、安全的传输,方 

便用户的应用开发及设计。它支持 

TEXT 和 PDU 模式的短消息,本系统采 

用支持中文短消息的 PDU 模式。 

3 传感器单元 

传感器单元是系统的又一关键组成 

部分,决定着系统的报警灵敏度和误报 

率。本系统包括了温湿度传感器、烟雾 

传感器和水浸传感器。 

温湿度传感器 SHT10 是一款高度 

集成的数字温湿度传感器,采用专利的 

CMOSens 技术,可抵御来自外界的影 

响,即使将传感器浸入到液体中也不会 

受到损害;此外,温度传感器与湿度传 

感器结合在一起,使测量精度提高并且 

可以精确得出露点值,并且不会产生由 

于温度与湿度传感器之间随温度梯度变 

化而引起的误差。 

烟雾传感器是无线离子式烟雾传 

感,这是一种技术先进,工作稳定可靠 

的传感器。它在内外电离室里面有放射 

源,电离产生的正、负离子在电场的作 

用下向正负电极移动。正常情况下,内 

外电离室的电流、电压都是稳定的。一 

旦有烟雾窜逃外电离室,干扰了带电粒 

子的正常运动,电流、 

电压就有所改变,破坏 

了内外电离室之间的 

平衡,产生信号。 

水浸传感器采用 

支架式针式探头传感 

器,根据电极浸水阻值 

(水浸阻值)变化原理,由专用集成芯片 

进行信号放大、整形、比较,输出高低 

电平。 

4 继电器控制单元 

单片机通过控制相应 I/O 脚输出电 

平的高低来控制继电器的吸合和断开, 

从而控制排风机等设备的开关。本系统 

的继电器选用 JGX-50F 型固态继电器, 

它是与微电子技术相结合而发展起来的 

一种新型无触点电子开关器件,具有开 

关无触点、无火花、无噪声、耐震动、寿 

命长、抗干扰能力强等诸多优点。JGX- 

50 型继电器输入电流为 5~40mA,关断 

电压 1.5V,额定输出电流 50mA,输出 

电压范围为 20~220V,满足系统的要 

求。 

图 4 单片机程序主流程 

软件流程 

系统软件设计的重点在于单片机的 

编程。通过向 TC35i 写入不同的 AT 指 

令,能完成多种功能,如检测卡座中是 

否插入了 SIM 卡、GSM 网络登录,读取 

SIM 卡上的电话号码,发送 SMS 消息, 

接收 SMS 消息,控制继电器输出等。其 

主程序流程如图 4 所示。其中,初始化 

的工作包括设置串口速率、GSM 无线网 

(下转第 98 页)


ARM7 与 FPGA 相结合在工业控制 

和故障检测中的应用 

工业控制中往往需要完成多通道故 

障检测及多通道命令控制(这种多任务 

设置非常普遍),单独的 CPU 芯片由于 

其外部控制接口数量有限而难以直接完 

成多路检控任务,故利用 ARM 芯片与 

FPGA 相结合来扩展检控通道是一个非 

常好的选择。这里介绍用 Atmel 公司 

ARM7 处理器(AT91FR40162)和 

ALTERA 公司的低成本 FPGA 芯片 

(cyclone2)结合使用完成多通道检控任 

务的一种实现方法。 

各部分功能简介 

图 1 为此系统的结构连接框图。如 

图所示,ARM 芯片与 FPGA 芯片之间 

图 1 系统结构框图 

通过数据总线、地址总线及读写控制线 

相连,而与终端 PC 则通过串口通信; 

FPGA 与目标设备通过命令控制总线和 

故障检测总线相连。 

1 故障检测和命令控制部分 

故障检测:检测通道的故障(正常) 

信号以高(低)电平方式指示,其一旦 

有故障产生就会保持高电平不变直到故 

障排除。针对这种特征,在 ARM 控制 

器端采用定时中断循环查询方式来判断 

故障通道的状态。定时中断程序通过对 

ARM 地址总线在 FPGA 中进行译码而 

顺序锁定被检测通道的电平值,然后再 

经数据总线传回 ARM 进行判断,最后 

将判断结果送至远程终端。采用主机查 

询方式而不采用故 

障中断方式出于两 

个原因:一方面是 

通常控制芯片外部 

中断源有限(多数 

为 4 个外部中断 

源),对于多目标 

中断信号检测显然 

是困难的;另一方 

面,由于检测通道 

或设备受到短时干 

西安电子科技大学电子工程系杨培营刘书明 

扰而产生电平随机反转,造成故障中断 

触发,而中断触发后又无法在通道电平 

恢复正常时撤销故障信号,故而形成虚 

假报警。 

命令控制:ARM 芯片先判断主控 

端发来的控制命令,然后通过地址总线 

和数据总线将命令状态发送至经 FPGA 

地址译码锁定的控制通道上。 

2 ARM芯片与远程检测控制终端通信 

由于只存在命令和故障状态信号的 

收发,所以利用 ARM 的串口实现与远 

程 PC 的通信,通信标准选为 RS232 标 

准。不过,在 ARM 芯片上要先将 TTL 

电平通过MAX232 芯片转换为 RS232 电 

平标准,对于距离超过 15m 的全双工通 

信,在发送接收两端还要各加一对 

RS232 转 RS422 电平的转换模块,以增 

加通信距离。 

3 FPGA 内部功能模块说明 

FPGA 内部检测及控制电路结构关 

系如图 2 所示。 

ARM 芯片的 ADDR2~0 位地址线 

和片选使能信号一同进入译码器 

decode1 进行地址译码后产生 8 路输出 

(FPGA 内部可设置一个最大输出为 256 

路的译码模块,所以在实际应用中可扩 


95


图2 FPGA内部逻辑结构 

展为更多通道),低 4 路用于命令发送通 

道,高 4 路用于故障检测通道,读写使 

能信号控制数据总线。 

96 

ARM 芯片接收到发送信号编码命 

令时,立即在串口接收中断服务子程序 

中并送相应地址(通道编号)和数据(命 

令状态)到 FPGA 中。译码器有效输出 

作为相应通道 D 触发器的锁存时钟,而 

数据状态则被触发器锁定后作为所选通 

道的输出完成相应控制。 

ARM 芯片在定时中断产生进入服 

务程序后对所有检测通道轮流查询,查 

询到有通道故障时,故障信号结合选中 

通路信号经与非运算送往数据端口被读 

取。 

FPGA 程序设计注意问题 

1 延时的配置 

通过地址总线和数据总线进行命令 

传输和故障检测时,FPGA 是作为 ARM 


芯片的普通外设来使用的。而 ARM 芯 

片对外设访问的速度要远低于片内存储 

器,所以要在 ARM 中设置访问的正确 

等待周期。ARM 中提供的延时周期为 

0~7 个,通过调试即可找到外设合适的 

等待周期,此系统的等待周期根据实际 

测试设置为 5 个,具体的配置方法见 

ARM 程序说明。 

2 读写使能信号的连接 

从图 2 中可以看出,写使能信号 

NWE 及读使能信号 NRD 应作为数据线 

(DATA0~5)的三态控制信号连接,即 

使在 ARM 芯片无其他外设时也不能缺 

省。因为 ARM 的上电加载程序时间要 

长于同一系统上 FPGA 的程序配置时 

间,而FPGA 的检测及控制通道与 ARM 

芯片的数据总线相连,FPGA 加载完成 

后数据总线会存有相应通道的逻辑电平 

值(不为三态),这就会导致 ARM 芯片 

在对片内 Flash 芯片烧写程序或上电加 

载程序时与 FPGA 冲突(数据被逻辑锁 

定),造成无法正确定位操作对象而使 

读写失败。 

ARM 配置及应用程序说明 

1 处理器的资源分配 

● 存储器 

AT91FR40162 内嵌一个 256KB 的 

SRAM,1024K 个 16 位字组成的 Flash 

存储器。SRAM 通过内部 32 位数据总线 

与 ARM 核相连,单周期访问,Flash 存 

储器则通过外部总线访问。 

● 系统外围 

EBI:外部总线控制接口,EBI可寻 

址 64MB 的空间,通过8 个片选线 

(NCS0~NCS3 独立)和 24 位地址线访 

问外设,地址线高 4 位与片选线 

(NCS4~7)复用,数据总线可配置成 8/ 

16 位两种模式与外设接口。 

PIO:并口控制器,PIO 控制 32 根 

I/O 线,多数为复用引脚,可通过编程 

选择为通用或专用。 

AIC:先进中断控制器,实现片内 

外围中断及 4 个外部中断源中断的管 

理,其外部中断引脚与通用 I/O 复用。 

● 用户外围 

USART0~1:串口收发控制器,支 

持 8 个数据位的发送,可以进行异步 /同 

步传输选择,其片外引脚与通用 I/O 复 

用。 

TC:定时 / 计数器,可以产生定时 

中断和计数功能,其片外引脚与通用 I/ 

O 复用。 

2 存储器地址重映射后的空间分配 

在 CPU 上电后,都会从地址 0 开始

第一条指令代码的执行,而上电复位后 

0 地址必须映射到 NCS0 片选所接的器 

件上,这里必须将 NCS0 连接到片内 

Flash 上以加载初始化程序和应用程序。 

由于中断和异常的入口地址是 0~20H 

固定不变,它们的产生都是跳转到 0~ 

20H 之间相应的地址取程序执行,为了 

加快中断响应,必须将 0~20H 地址映 

射到片内 RAM 区,所以在初始化的重 

映射命令执行(EB1_RCR 的 RCB 位置 

1)后,内部 RAM 就映射到地址 0,所 

有的中断入口响应和堆栈操作都被映射 

到在 RAM 区进行。 

由于重映射主要是用于 Flash 和片 

内 RAM 的地址空间交换,所以片内外 

围接口(EBI、USART、TC)对应的存储 

器编程地址范围在映射前后不发生改 

变,而访问外设地址为重映射后所分 

配。重映射后地址分配如表 1 所示。 

表 1 重映射后地址分配 

外围器件编程地址空间 

AIC 0xfffff000~0xffffffff 

TC 0xfffe0000~0xfffe3fff 

USART0 0xfffd0000~0xfffd3fff 

USART1 0xfffcc000~0xfffcffff 

EBI 0xffe00000~0xffe03fff 

外设 0x00400000~0xffbfffff 

3 应用接口的存储器配置 

EBI 存储器:在 8 个 EBI 片选存储 

器(EBI_CSR0~EBI_CSR7)中设置外 

设访问参数。其中,32 位存储器中包括 

数据总线宽度 8(16)设置,等待状态数 

目 1~7 个周期设置,等待使能(不是使 

能)设置,片选使能(不使能)设置。这 

里将 FPGA 作为外设,使能 NCS3(也可 

根据实际选择其他空闲片选线),选择总 

线宽度 16,使能等待周期并设周期为 5 

(根据调试选择)。因默认 NCS0 为加载 

Flash 片选线,而 Flash 为 16 位信号、7 

个等待周期,故需在 EBI_CSR0 中选择 

16 位总线宽度、7 个等待周期并使能 

NCS0。 

AIC 存储器:AIC 存储器管理所有 

内外部中断,对此存储器的正确初始化 

赋值才会打开相应中断。设定 AIC 工作 

参数:应用串口通信模式为异步模式, 

串口发送的数据位字符长度为 8 位,通 

信的波特率 9600B/s,串口中断优先级 

为 6(中断优先级由低到高 0~7),接收 

发送通道使能。 

TC 存储器:定时中断存储器需要 

设定定时长度为 1s(每 1s 产生中断进行 

故障查询),定时通道使能及软件触发 

模式,定时中断优先级设为 1。 

4 应用程序说明 

① 主程序 

#define AT91C_BASE_EBI 

((AT91PS_EBI) 0xFFE00000) // 

EBI 基地址定义 

int main() 

{AT91F_EBI_OpenChipSelect ( 

/地址指针 

NCS3 使能 

/片选存储器初始化 

串口 

定时器 

AT91C_BASE_EBI, / 

0x3, // 片 

0x30000000+0x3f39); / 

Usart_init();// 初始化 

timer_init();// 初始化 

while(1){} // 循环等待 


} 

ARM 处理器在完成各寄存器初始 

化后进入应用主程序,在主程序中首先 

调用 EBI 接口使能函数来设置参数:在 

程序中设置存储器基地址值 

(0xFFE00000),片选设置 0x3(NCS3 

使能),NCS3 的存储器初始化;调用 

USART 控制器函数初始化串口:打开 

串口,串口收发通道初始化,设定串口 

通信速率;调用定时中断函数:打开定 

时中断,设置定时中断时间,设定触发 

方式为软件触发;最后进入等待循环。 

② 串口命令接收中断服务程序 

# d e f i n e 

USART0_INTERRUPT_LEVEL 

6// 设置中断优先级为6 

# d e f i n e 

AT91C_US_USMODE_NORMAL 

AT91C_US_CHMODE_NORMAL//* 

设置通信模式(NORMAL 定义为异步 

模式)*// 

A T 9 1 P S _ U S A R T 

COM0=AT91C_BASE_US0;// 设置 

COM0 为收发口 

char message[4]; 

// 控制端串口 

中断通信程序 // 

//*------------------- 

------------------------ 

------------------------ 

---------*// 

void Usart0_c_irq_handler 

(AT91PS_USART USART_pt)// 串 

口中断处理函数 

{ volatile unsigned int *conp; 


97

98 


unsigned int status; 

int time; 

volatile unsigned int i; 

status = USART_pt-> 

US_CSR & USART_pt->US_IMR;/ 

/ 给状态寄存器赋初值 

i f ( s t a t u s & 

AT91C_US_RXRDY)// 接收通道寄存 

器判断是否有数据 

{ 

AT91F_US_DisableIt 

(USART_pt,AT91C_US_RXRDY);/ 

/ 关闭接收通道准备好中断 

AT91F_US_EnableIt 

(USART_pt,AT91C_US_ENDRX);// 

打开接收结束中断 

AT91F_US_ReceiveFrame 

(USART_pt,(char*)(message),4);// 

调用接收数据数接收数据 

} 

i f ( s t a t u s & 

AT91C_US_ENDRX){ 

AT91F_US_DisableIt 

(USART_pt,AT91C_US_ENDRX); / 

/ 关闭接收器传送结束中断 

(上接第 94 页) 

{ if((message[0]^0xff) 

络登录以及设置短消息模式为 PDU 等, 

PDU 编码即按 PDU 的编码规则产生相 

应的 PDU 串。PDU 模式收发短信可以 

使用 3 种编码:7bit、8bit 和 UCS2 编 

码,这里我们采用的是 UCS2 编码。其 

中,中断 1 来自传感器的,中断 2 来自 


==message[1])// 判断接收代码 

{switch (message[0]) 

{case 0x31 : {conp= 

(volatile unsigned int*) 

(0x1+0x30000000);//OPE1 使能 

*conp=0x2;}; break;/ 

/0x31 代码送往 OPE1 端口 

case 0x30 : 

{conp=(volatile unsigned int*) 

(0x2+0x30000000);//OPE2 使能 

*conp=0x1;}; 

break; // 0x30 代码送往 OPE2 端口 

case 0x11 : {conp= 

(volatile unsigned int*) 

(0x3+0x30000000);//OPE3 使能 

*conp=0x2;}; 

break;// 0x11 代码则往 OPE3 端口 

case 0x10 : 

{conp=(volatile unsigned int*) 

(0x4+0x30000000);//OPE4 使能 

*conp=0x1;}; 

break; //0x10 代码送往 OPE4 端口 

default:break;} 

} 

} 

以上程序为串口中断服务程序,各 

Tc35i 模块。 

结语 

本系统是全无线系统,不用布线, 

安装方便。特别适用于仓库等有线网络 

不能到达的地方。而且系统成本不高, 

函数语句说明参见注释。中断级别设置 

为 6(高于定时中断),这样使命令发送 

优先于故障查询(控制命令随机出现而 

故障查询总是循环进行);接收缓冲区 

message[4]数组类型必须设为动态分配, 

静态数据分配会使处理器开辟数据缓冲 

区到 Flash 芯片中,从而引发在一个中 

断处理程序中由于存取时间过长而导致 

串口收发超时的错误。因为篇幅有限, 

其他程序不再一一叙述。 

在 ARM 应用程序的编写中,应该 

尽量少的在主函数内使用循环操作,主 

函数主要完成各接口控制器应用初始 

化,因为主函数不间断循环操作不但会 

增加功耗,而且长时间频繁切换于中断 

服务和主循环之间会造成程序运行的不 

稳定,所以能用定时中断完成的循环操 

作尽量用中断完成。 

结语 

ARM 芯片控制功能结合 FPGA 灵 

活的多硬件接口模拟特性在工程上体现 

出的其独特的优势,已发展为一种流行 

的硬件架构模式,随着芯片功能的不断 

强大,这种优势将使其用途更广,对任 

务处理变得更加灵活高效。 EPC 

易于推广。同时,由于系统传感器的可 

裁减性,通过配备不同的传感器,可以 

实现其他特定场合如机房、养殖室等的 

安全报警,有着广泛而诱人的应用前 

景。 

EPC


一种可实现高速信号处理的超声波 

无损检测系统的设计 

无损探伤技术是在不损坏工件或原 

材料工作状态的前提下,对被检验部件 

的表面和内部质量进行检查的一种测试 

手段。超声波探伤就是利用超声能透入 

金属材料的深处,并由一截面进入另一 

截面时,在界面边缘发生反射的特点来 

检查零件缺陷的一种方法。当超声波束 

自零件表面由探头通至金属内部,遇到 

缺陷与零件底面时就分别发生反射波 

来,在荧光屏上形成脉冲波形,根据这 

些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。 

随着超声波探伤技术的发展,对数 

字信号的处理与分析已不再仅仅是辅助 

技术,而是一种基本技术,由此出现了 

各种全数字化的超声波检测设备。但早 

期的数字化设备仅停留在超声波检测频 

率较低频段的信号处理上,主要是受到 

高速 A/D 和高速存储技术的限制,由于 

计算机总线技术应用的瓶颈,也不能实 

时多通道传送波形数据到计算机去处 

理,声源定位信号分析等实时显示分析 

的功能只能由硬件输出的参数完成。 

而 A/D 转换器和高效率微处理器 

的问世克服了在高频领域应用模拟电子 

技术受到的各种限制。数字化全波形超 

声波探伤设备就是由计算机作为主机, 

以单片机芯片为主构成的专用板卡统一 

控制管理超声系统。这种设备综合应用 

了高速数据采集技术、A/D 转换技术、 

大容量缓冲技术、多通道切换技术、数 

据存储技术和数据管理软件技术等先进 

的数据信号处理技术,使得多通道声发 

射波形的采集和分析不再困难。因此, 

如何开发和研制更具先进性、创新性、 

科学性和实用性的全数字式超声波检测 

设备和系统,已成为一项紧迫性的任 

务。 

本文主要介绍一种基于高速信号处 

理技术的超声波无损检测系统的典型设 

计方案,从系统的总体设计、单元电路 

设计和程序设计等方面阐述和分析了设 

计原理、电路和软件的结构与功能等, 

系统方案具有较高的技术含量和实用价 

值。 

总体设计 

系统的总 

体结构设计如 

图1所示。首 

先,由高压脉冲 

发生器发射高 

压脉冲,其经能图 1 系统总体设计图 

浙江机电职业技术学院梅鲁海 

量转换电路形成超声波信号,遇到缺陷 

或杂质时产生反射波,再经能量转换电 

路转换为电压信号,最后经放大电路放 

大、A/D 转换后,形成数字量,写入高 

速数据缓存器中;然后,由 PCI 接口电 

路将缓存器中的数据适时地通过 PCI 总 

线送到本系统的微处理器进行处理,实 

现与外部计算机通信、显示、打印、存 

储和控制等功能。 

本系统采用转换速率为 60MHz 的 8 

位高速 A/D 转换电路以满足数据采集 

的要求。为对 A/D 芯片输出的高速数据 

进行缓冲,并充分利用PCI总线带宽,采 

用了 32KB 的高速数据缓存电路;对于 

多通道检测的要求,设计了通道选择控 

制电路以实现通道之间的切换;采用高 

增益的高频宽带放大电路对缺陷回波信 

号进行整理和放大。 


99


单元电路设计 

100 

1 放大电路设计 

本系统采用带触发的直流逆变电路 

产生高压脉冲,采用多路模拟通道选择 

电路实现通道切换以满足多通道探伤的 

要求。模拟信号经放大、滤波后,作为 

A/D 转换电路的输入。放大电路采用增 

益为 80dB、带宽为 15MHz、分辨率为 

1dB 的放大器,并且以数字电位器进行 

放大增益的动态调整,可实现放大器的 

动态响应和频带范围与尖峰回波脉冲信 

号的匹配。 

2 A/D 转换电路设计 

A/D 转换电路通常可分为积分型和 

比较型。积分型 A/D 转换器的特点是抗 

干扰能力强、精度高,但速率较低,因 

此高速 A/D 转换器一般采用比较型。本 

系统采用 ADS830,该芯片信噪比高、功 

耗低、非线性畸变小,广泛应用于图像 

处理、数字通信和视频测试系统中。它 

有共模和差模两种信号输入方式,输出 

的数字量可直接与 5V 或 3.3V 芯片接 

口。超声波无损检测对象基本上为钢体 

材料,其在钢中传播时,纵波 CL的传播 

速度为 5900m/s,横波 CS 的传播速度 

为 3230m/s,缺陷回波信号通常宽度约 

10~100ns,因此在钢中的传播速度很 

快。超声波在工件中的传播时间很短, 

尤其对于薄壁材料检测,传播距离更 

短,因此,为了得到足够的分辨率,要 

有足够的检测和采样频率才能满足信号 

采集的要求。ADS830 的精度为 8 位,最 

高采样频率为 60MHz,可满足一般无损 

检测系统对数据采集精度和采样频率的 

要求。 


3 数据缓存器设计 

由于在 PCI 总线控制器 S5933 的缓 

存器中只有 8 个 32 位寄存器,对于实时 

高速数据,可能会由于延时造成数据的 

丢失,因此需要进行扩展。本系统采用 

IDT 公司的 IDT72V36100 作为高速数 

据的缓存。IDT72V36100 可以提供 

65536 × 36bit 的存储单元,并且具有配 

置灵活的特点,可以通过设置确定输入 

输出的数据宽度。对于宽度为 8bit 的输 

入数据,为了充分利用 PCI 总线的性 

能,将输出数据的宽度设为32bit。此外, 

IDT72V36100 也提供了丰富的状态信 

号,可以利用它们作为控制信号。 

IDT72V36100 需要在写操作之前进行主 

复位,以设置一些初始状态,所以需要 

上电复位。本设计选用上电复位芯片 

MAX814T,在上电时对缓存电路进行 

复位。缓存电路的初始设置主要为: 

BM、OW、IW 全为“低”,使输入输出 

宽度为 32 位;FWFT/SI 为“低”表示 

图 2 S5933 内部结构图 

标准IDT 模式,只要 REN 和 WEN 使能, 

就可以读写数据;OE 为“低”,表示允 

许输出端输出;IP 为“低”表示不加校 

验位;PFM 为“高”表示同步方式,即 

在时钟上升沿读写数据。高速数据缓存 

电路使 A/D 芯片可以不必工作在 PCI 同 

步时钟下,提高了 A/D 芯片的利用率和 

数据的吞吐率。高速数据缓存电路由于 

具有“先进先出”的特性,数据的读写 

都无须提供地址信号,也简化了电路的 

设计。 

4 时序逻辑控制器设计 

本设计采用了 DMA 传输的模式, 

为此需要通过相应的逻辑控制将扩展的 

存储空间结合为一个整体。由此采用一 

片 XC9536 的 CPLD 器件作为逻辑控制 

器。 

5 PCI 接口电路设计 

PCI 总线的最大数据传输速率为 

132~264Mb/s,远远超过 ISA 总线 

5Mb/s 的速率,是目前使用较为广泛的

一种总线。在高速信号的实时处理中, 

利用 PCI 总线将采集数据直接传送到微 

机系统内存,可有效解决数据的实时传 

输和存储,为信号的实时处理提供方 

便。PCI 总线执行协议比较复杂,总线 

的接口逻辑也非常复杂,为简化电路设 

计和提高可靠性,本设计采用了 AMCC 

公司的总线控制器芯片 S5933。 

图 2 为 S5933 的内部结构框图。从 

外部看,它提供了 PCI Bus、External 

BIOS 及 ADD - ON 三个接口。因此,复 

杂的 PCI 接口规范完全由 S5933 实现, 

我们只需设计 ADD-ON 接口电路及编 

制可选的 External BIOS 即可。为便于 

ADD-ON 接口电路设计,还提供了三 

组寄存器,分别用于不同的接口设计。 

直通数据寄存器组用于目标设备方式 

Burst Mode 数据传输;Mailboxes 寄存 

器组用于 CPU 与 ADD-ON 之间少量数 

据通信,如 CPU 传输命令给 ADD-ON 

等;FIFO 寄存器组用于主控设备方式 

Burst Mode 数据传输,有同步、异步 

之分。此外, PCI 和 ADD-ON 接口各 

提供了两组操作寄存器组,用于接口控 

制,分别称为 PCI Bus 操作寄存器组和 

ADD-ON Bus 操作寄存器组。 

程序设计 

1 驱动程序设计 

S5933 驱动程序根据 Windows 驱动 

程序模型 WDM 设计,运行在 Win2000 

平台上,支持即插即用,采用基于数据 

包的 DMA 传输方式,每次最大传输 

64KB。当应用程序请求从系统读数据 

时,内核 I/O 管理器将此请求打包成一 

个 IRP(I/O 请求包),并调用驱动程序 

的读例程。如果设备不忙,就启动 DMA 

传输,否则将此 IRP 加入 IRP 队列中。 

启动设备 DMA 读时,先用数据传输的 

存储地址和数据长度设置写地址寄存器 

和写传送计数寄存器,再设置中断控制 

状态寄存器(INTCSR),使 DMA 完成 

时能触发中断,最后设置控制 / 状态寄 

存器(MCSR)来启动DMA 读。当本 

次DMA 传输完成时,系统产生中断,I/ 

O 管理器调用中断服务例程和 

DpcForIsr 完成此 IRP,并从 IRP 队列 

中取出下一个 IRP,启动下一次 DMA。 

下一次中断发生时同样处理,这样不断 

地进行 DMA 传输,直到 IRP 队列空为 

止。驱动程序主要采用中断方式来实 

现,程序流程如图 3 所示。 

由总线控制器 S5933 的结构可知, 

设备驱动程序需要实现双字 I/O 操作和 

物理内存管理。双字 I/O 的操作相对简 

单 , 调用虚拟机管理器的 

SIMULATE_VM_IO 例程即可,但物理 

内存管理较复杂。由于 S5933 发起的 

DMA 操作需要物理内存的起始地址, 

因此必须涉及页面级的物理内存操作, 

故采用下述内存管理策略:应用程序加 

载驱动程序,加载成功后发送申请缓冲 

区的事件给驱动程序,驱动程序使用 

PAGEALLOCATE 例程得到地址连续 

的适当长度的物理内存,锁定缓冲区并 

将物理地址逆映射为线性地址,将物理 

首地址填入 S5933 的写 RAM 地址寄存 

器,允许 S5933 进行主控 DMA 传输,传 

输完毕时,应用程序请求驱动程序释放 

上述物理内存。 


图 3 驱动程序流程图 

2 用户应用程序设计 

本系统应用程序采用结构化、模块 

化的设计方法,采用一片 8031 单片机作 

为 CPU,各模块均完成一定的独立功能, 

便于系统的功能扩充和维护。系统操作 

由多级中文菜单提示进行。显示模块程 

序设计模式多,显示内容丰富,可显示中 

文菜单、回波波形、报警闸门、移动标尺、 

测量结果等。主控模块用于控制检测流 

程,实现数据的采集、处理和分析,并调 

用相应的功能模块实现显示和打印等。 

通信模块程序用于 CPU 与外部PC 的串 

行通信,将探伤波形及结果等相关信息 

传送至 PC 做进一步分析、处理或存档。 

键盘管理模块扩展了一个的小键盘,分 

成功能键和数字键,功能键用于选择操 

作类型,数字键用于参数输入,当键按下 

时向 CPU 申请中断。打印模块用于控制 

微型打印机打印结果和缺陷回波等。 EPC 


101

102 



非接触式高压验电器的开发 

文章介绍了非接触式验电器的工作原理和结构,并对现场 

中出现的问题进行了分析和解决,通过实际中的应用验证了设计 

原理的正确性 

高压线路停电检修时必须遵循停 

电、验电、挂地再开始操作的规定。验 

电操作必须通过验电器来完成。验电器 

是用来检测电力设备上是否存在电压的 

常用电力安全工具之一,通过验电器明 

确验证停电设备是否确无电压,再进行 

其他操作,以防止出现带电装接地线 

(合接地刀闸)、误碰有电设备等恶性事 

故的发生。因此,在电力行业中验电器 

的作用不可忽视。 

传统的验电器都是便携式的,通常 

是把验电器安装在操作杆上,操作时用 

验电器直接与高压线路接触,验电器中 

的电阻将高电压降低到安全的电压值 

(通常是几伏),通过人体到大地形成一 

个回路,验电器中通常都带有声音或发 

光指示线路是否带电。传统的验电器小 

巧、携带方便,但必须与高压线路接触 

才能使用,因此仍然存在安全隐患。传 

统验电器在使用中要用到电池,这给使 

用带来不便,并且在使用中如果电池电 

能耗尽而没有及时更换导致验电器不能 

正确发声或发光也会带来安全隐患。非 

接触式验电器是一种新型验电器,它突 

破了传统验电器设计理论和思路的束 

缚,无须接触即可检测高压线是否带 

电,使用起来安全、方便、正确。 

非接触式高压验电器简介 

非接触式高压验电器功能简介 

非接触式验电器是一种新型验电 

器,它不直接与高压线接触,利用高压 

线附近的电场来检测高压线路是否带 

电,通过指示灯发出有电或无电信息, 

同时还可以给监控设备发送有电或无电 

的监控信息。本装置固定安装在室外某 

段高压线的电线杆上,它采用交流或直 

流电源对整个设备供电,免去了更换电 

池的烦恼,因此它既可以用于检测高压 

线是否带电,也可以用于长期监视高压 

线工作。本装置外部安装了防水盒,完 

全可以满足室外工作的要求。 

本次开发的验电器主要用于铁路中 

高压输电线路的监测工作,其设计要求 

是监测铁路中 27.5kV 电压线路的运行 

情况。 

非接触式高压验电器使用现场简介 

铁路上一般都有两路以上的电线, 

蔡欢欢毛明星苏波吕玉珠林雯 

因此相互线路之间都存在电场干扰,从现 

场测得的结果来看最大相互干扰不超过 

0.9V,在本线路有电情况下传感器读出 

来的信号一般在 3~5V,最低为 2.47V, 

本线路无电而其他相邻线路有电时信号一 

般为 0.5~0.8V,最高为 0.89V。 

传感器输出信号跟天气有一定关 

系,晴天信号较强,一般在 4~5V,雨 

天特别是大雨天信号相对较弱,一般在 

3~4V。本文认为下雨天特别是大雨天, 

传感器外壳被雨淋湿,而传感器外壳与 

大地连接,使得传感器外壳上的水膜形 

成了一个与大地连接的屏蔽罩,最终导 

致传感器读取的信号较弱。 

现场存在各种干扰信号,主要是来 

自于电力机车,从示波器中测得的波形 

来看都是高次谐波,表现为波峰(谷)处 

或附近出现毛刺波形。因此滤波必不可 

少。 

非接触式高压验电器的工作原理 

本装置由传感器、信号跟随电路、 

滤波电路、倍压整流电路、减法电路、放 

大电路、施密特触发电路、信号指示和 

监控信号发送电路组成,其原理图如图 

1 所示。传感器读取高压线附近的电场 

信号,传感器送出的交流信号经过信号 

跟随电路跟随并正向偏置后进行滤波,

然后将交流信号倍压整流成直流信号, 

减法器减掉相邻线路间的干扰信号,放 

大器将信号进行必要的放大后送入施密 

特触发器,触发器根据输入信号的大小 

送出有电、无电两种信号,信号指示灯 

将有电无电信号在验电器上显示出来, 

同时监控信号发送电路将有电无电信号 

送入室内监控设备。 

图 1 非接触式验电器原理图 

非接触式高压验电器的结构 

电源 

电源对整个设备提供 12V 的直流工 

作电压。本装置一般安装在铁路配电所 

附近,各个配电所能提供的电源不同, 

有交流 220V 也有直流 110V,因此本装 

置中选用了北京新兴博思达科技有限公 

司的 HQE 15W 交流 / 直流隔离变换 

器作为电源,该电源输入可以是交、直 

流,输出电压为直流 12V。 

传感器 

传感器安装在距离高压线 0.8m 的 

正下方,用于读取高压线附近的电场信 

号。本装置中的传感器采用铜片电容设 

计,从电容两端分别引出两根导线,靠 

近高压线处铜片引出的导线作为信号输 

出的正极,另一端接地。传感器的信号 

线外都加有屏蔽层,屏蔽层与传感器信 

号线中的地线一同接地。传感器送出的 

信号为工频 50Hz 交流电压信号。 

信号跟随电路 

电容式传感器电流驱动能力较弱, 

这就对验电器的输入阻抗有较严格的要 

求。从实际使用的情况来看,输入阻抗 

最佳值是在 1~2M Ω。另外由于传感器 

送出的是交流信号,并且验电器使用单 

电源,故在信号进入后必须进行偏置, 

否则在滤波处就会将信号负半周截止 

掉。信号跟随电路如图 2 所示。信号由 

C1 — 1 输入,C1 — 3 接地,电容 C101 

隔去直流干扰信号。电位器 W101 接电 

源,另一端与 R101 连接组成偏置电路, 

通过调节 W101 来为输入新提供合适的 

偏置电压。C102 为退偶电容。 

图 2 信号跟随电路 

滤波电路 

本电路中采用了一阶巴特沃思低通 

滤波,滤波截止频率为 50Hz。信号经过 

滤波之后高次谐波得到明显的削弱,验 

电器的稳定性得到加强。 

倍压整流电路 

倍压整流电路将交流信号转换为直 

流信号。验电器最后只需检测出高压线 

有电和无电两种状态,信号经过整流之 

后就转化为直流信号供后续电路处理。 

减法电路 

相邻线路之间存在着相互干扰信 

号,减法电路可以将干扰信号减掉或将 


过强的信号衰减到合适的值。 

放大电路 

不同现场中信号强弱不一样,有些 

现场的信号经过倍压之后不足以驱动后 

续电路工作,放大器可以将信号放大到 

合适的大小。 

施密特触发电路 

现场中信号在电力机车通过的时候 

难免出现一定幅度的波动,在之前设计 

的验电器中曾经出现过指示灯连续跳动 

的问题,跳动频率几十赫兹。施密特触 

发电路可以很好的解决这个问题。本电 

路采用 NE555 设计,阈值电压为 4V 和 

8V,即输入电压大于 8V 时输出为低电 

平,输入电压低于 4V 时输出为高电平。 

信号指示和监控信号发送电路 

指示灯将高压线有电或无电信号在 

验电器上显示出来,监控信号发送电路 

将有电或无电信号送入监控室。施密特 

触发电路输出的信号控制两路并联继电 

器,一路控制信号灯,另一路继电器根 

据输入端的信号发出断开、闭两个状态 

将有电无电信号送如室内监控设备。 

结束语 

本装置不需要与高压线直接接触, 

使用起来安全、方便、正确。本项目从 

2007 年元月开始使用,经过几个月的运 

行至今没有出现问题,能正确发出有电、 

无电指示信号和监控信号,电力机车通 

过时的干扰信号得到有效的衰减,整个 

设备运行稳定,完全可以满足实际应用。 

因此本装置设计原理和思路的正确性得 

到验证。非接触式验电器的出现将会对 

新型验电器的发展起到一点推动作用。 


103

104 


本装置也存在不足:从有电状态向 

无电状态跳变时有几秒的延迟,现场中 

表现出来的现象为指示灯、继电器和监 

控信号的发出同时都有几秒的延迟。此 

大屏幕 LCD 背光和通用照明刺激加速增长 

2005 和 2006 年固态照明产业营业额一直保持适中的一 

位数增长速度,但 2007 年该产业有望推动 LED 营业额增长 

率达到两位数。iSuppli公司预测,2007年总体LED市场营业 

额将增长大约 13.7%,2006-2012 年的年复合增长率约为 

14.6%,到 2012 年将达到 123 亿美元。2005 和 2006 年全 

球 LED 市场营业额仅分别增长 2.1% 和 8.7%。这些数字包 

含全部表面贴装器件(SMD)和通孔封装 LED 灯以及字母数字 

显示 LED ——包括标准亮度、高亮度(HB)和超高亮度(UHB) 

LED。 

上述预期增长中的相当大一部分,将来自用于照明应 

用的超高亮度和高亮度 LED。到2012 年,超高亮度 LED将占 

总体 LED 营业额的 31% 左右,远高于 2005 年时的 4%。 

下图所示为 iSuppli 公司对 2006-2012 年总体 LED 市场 

规模的预测。 

市场增长的关键动力 

“在新的 LED 增长阶段,市场对用于按键背光和移动设 

备显示的固态照明继续有强劲的需求,这是刺激LED市场增 

长的主要因素,”iSuppli的董事兼首席分析师Jagdish Rebello 

博士表示,“ 汽车内部照明,以及电视与笔记本电脑大屏幕 

LCD 的背光,这些新兴市场也将推动 LED产业的增长。另外, 

固态照明技术不断发展,也将使LED在装饰照明和建筑照明 

市场找到新的用武之地。” 


处原因在于触发器输入端加了较大容量 

的电容,并且 NE555 耗电较小,在从有 

电向无电状态跳变时电容有较长时间的 

放电过程,因此出现较长时间的延迟。 

iSuppli:LED 将推动新照明革命 

LCD 背光仍然是主要 LED 应用 

由于延迟时间较短,不影响验电器运行 

和使用,并且触发器输入端电容起稳定 

电路和滤波作用而不能去掉,故此处电 

路没做改动。 EPC 

近期,小屏幕 LCD 显示器和移动设备按键背光,仍然是 

LED 的最大单一应用市场。2007 年,这些应用将占总体 LED 

市场营业额的 25% 以上。 

LED 瞄准较大尺寸的 LCD 背光 

从2007年开始,笔记本和直观液晶电视等较大尺寸LCD 

的背光,正在成为LED的下一个重要应用。LCD背光模块(BLU) 

的成本仍然远高于传统的 CCFL BLU,但二者的成本正在迅 

速接近。而且LED BLU具有性能优势,如具有较高的对比度、 

较快的开机时间、较宽的色域,而且不含汞也有助于它在 

LCD 中得到采用。一些 LED 供应商、BLU制造商、LCD 面板生 

产商和电视 / 显示器 OEM 厂商,现在已开始使用 LED 作为大 

屏幕 LCD 的背光。采用 LED BLU 的大屏幕 LCD 也开始商业出 

货。 

LED:通用照明的未来 

发光效率超过 100 流明 / 瓦的高通量 LED 的开发,以及 

创新设计的出现,使得LED不需要逆变器就能利用交流电工 

作,从而推动 LED 更加接近主流的通用照明市场。 

LED 已经被用于各种室内及室外装饰照明应用,而且开 

始盯上手电、花园灯和街灯等利基通用照明应用。这些用途 

为 LED 照明正在家庭与企业照明领域开辟市场。 

另外,全球更地加紧立法,禁止使用白炽灯,鼓励使用 

节能型光源。近期内,紧凑荧光管(CFL)将因禁止使用白炽 

灯的立法行动而受益。但较长期来看,固态照明的优点将盖 

过 LED与CFL之间的成本差异。而且随着LED性能继续提高, 

成本差异将进一步缩小。 

iSuppli公司预测,2010年LED灯泡将开始用于住宅与企 

业的通用照明。毫无疑问,通用照明的长期未来是 LED。该 

市场正在扩张,而且有理由投资于创新性设计与创造性解 

决方案。

本刊编辑所选的出类拔萃产品。入选产品或者取得了显著技术进步或者在性价比方面比较突出。 

32位可授权钻石标准处理器 

降低存储器功耗高达 30% 

钻石标准处理器 106Micro 在 130/ 

90nm G 制程下占用面积分别为 0.26/ 

0.13mm 2 ,性能却可达到 1.22DMIPS/ 

MHz。低功耗设计的 106Micro 处理器 

主要用于SOC中完成控制任务,同时也 

是从 8/16 位控制器向 32 位处理器过渡 

的理想选择。 

LED 驱动器六电路产品系列 

106Micro 是一款不带 cache 的超低 

功耗控制器,5 级流水线结构使其主频 

在 130G 制程下能够轻松达到 250MHz, 

90G 制程下更可达到 400MHz。采用独 

有的 24/16 位短指令,使其代码密度大 

大高于其他 32/16 位处理器。 

106Micro在面积与功耗参数上优于 

其他32位微控制器,同时也能提供完备 

的控制功能。其采用经典的哈佛结构, 

使指令与数据 RAM 分开以减少内存冲 

采用专利的 PowerLite 电流调节器,具有非电压记忆内存 

该系列包括 LDS8866、LDS8865 及 

LDS8864,支持多至 6 个 LED,并且每 

条电路最高供电量达 32mA。 

LDS8866是一种多模式升压模式分 

数充电泵,能驱动多至 6个 LED 的超低 

电压压降,包含1.33倍升压模式分数充 

电泵及超低压差 PowerLite 电流调节 

器。升压模式的充电泵支持从 2.7~ 

5.5V 多个输入电压。LDS8865 的 

PWM1/PWM2 逻辑输入赋予芯片使能 

控制及 PWM 模式 LED 亮度控制功能。 

LDS8864 可供调较电流级别由 0.5~ 

DVB-C/DMB-TH 平板电视系统 

支持模拟电视广播、DMB-TH 及 DVB-C 标准 

BCM3553-XXXX 采用了美国 

Broadcom 公司的 BCM3553 单芯片,可 

支持 26 英寸~105 英寸面板,最高分辨 

率可达 1920 × 1080。性能特点:支持 

“机卡分离”标准(UTI/PCMCIA);支 

持 EPG;支持 1080P 视频信号输入,可 

任意驳接目前市场上主流娱乐设备;具 

有 12位数字图像处理功能,为高质量的 

图像还原提供保证;具有三路 HDMI接 

口;支持蓝牙接入(蓝牙 2.0版本);支持 

USB2.0 接口,可读取播放 JPEG 和 MP3 

等格式的文件;预留内置的 DVD 

产品撷英 

突,并提高关键代码与中断服务子程序 

的执行效率,RAM 大小根据用户需要 

最大可扩展至 128KB。此外,还包括用 

于计算的32位乘法器、用于调试的跟踪 

端口、集成的定时器以及可提供快速复 

杂中断处理的中断资源(2 级共 15 个中 

断)。106Micro 带有高性能 PIF 总线接 

口,可桥接至其他任何总线接口(如 

OCP,CoreConnect),也可通过桥接提 

供 AMBA AHB 接口。 

Tensilica 

电话:010-8251-1588 

http://www.tensilica.com 

32mA,内置升压模式的充电泵支持从 

2.7~5.5V 多个输入电压。 

Leadis Technology 

电话:021-6361-6065 

http://www.leadis.com 

COMBO 接口,可扩展为 TV/DVD 

COMBO一体机。 

上海晖悦数字视频科技有限公司 

电话:021-5497-1636 

http://www.itvware.com.cn 


105

产品撷英 

高集成度的微型PWM控制器芯片 

集成多种辅助功能,可应用于多种场合 

106 

系列产品共有四款产品:L6726A、 

L6727、L6728 和 L6728A,在一个标准 

的 SO-8 或微型 3mm × 3mm DFN 封 


装内,这些产品集成了电压参考电路、 

控制逻辑电路、栅驱动器以及电压监控 

和保护电路。 

其中,L6726A 和 L6727 是两款价 

格低廉的单相 PWM 控制器,内建多个 

大电流驱动器。L6728 和 L6728A 则在 

上述两款入门级产品的基础上增加了高 

端主板市场所需的特性和功能,例如, 

在温度变化过程中线路电压精度大约 

0.8%、实时报告输出电压状态信息的 

小尺寸、低功耗的 5 端口交换芯片 

推动千兆位以太网广泛进入家用市场 

采用单芯片设计的 65nm、5端口千 

兆位以太网(GbE)交换器 BCM53115 

与前几代 Broadcom 芯片相比功耗降低 

30%。 

宽带连接现在已无处不在,在家中 

各处共享高速连接和多媒体内容的需求 

正在迅速增强。数字家庭正在变成现 

实,而且用户无论是下载电影、共享音 

乐和照片,还是用虚拟专网(VPN)路 

由器远程工作,都希望在家庭网络内共 

完全可编程矢量处理器 

享所有内容。 

BCM53115 具有更高的网络性能, 

它具有全面的第二层(Layer 2)功能, 

支持数字用户线(DSL)/有线电视调制 

解调器和无线局域网,以单芯片提供 

5Gb 交换容量。 

使移动设备能够支持多模式与多标准的平台 

嵌入式矢量处理器(Embedded 

Vector Processor,EVP)是一种完全可 

编程的矢量处理器,使移动设备能够支 

BCM53115的特性包括:采用65nm 

工艺技术制造、集成了 10/100/ 

1000Mb/s 物理层的 5 端口千兆位以太 

网交换器;具有 IPv4和 IPv6安全性;在 

持多模式与多标准的平台,同时还能够 

兼容各种层出不穷的电信标准。 

在从 3G 向 4G 过渡时期,终端用户 

PowerGOOD 输出引脚、芯片级的10引 

脚DFN封装。这两款产品提供了一个频 

率固定的 300kHz(L6728)或 600kHz 

(L6728A)振荡器,特别适用于服务器和 

非隔离型负载点(niPOL)设备。 

STMicroelectronics 

电话:010-5984-6288 

http://www.stmicroelectronics.com.cn 

第二层和第三层(L3)支持 IPTV 多点 

传播;VoIP 引擎帮助排定 VoIP 信息包 

的优先顺序;两个千兆位以太网上行链 

路用于连接CPU和无线局域网;帮助减 

少网络宕机时间,并最大限度地减少安 

装、维护和网络支持工作。 

Broadcom 

电话:010-6270-2522 

http://www.broadcom.com 

渴望尽最大可能保持互连需求,要求单 

部手机支持 GSM、EDGE、UMTS、 

HSDPA、蓝牙、WiMax、UWB、FM、

WiFi、NFC等多种标准。因此,手机不 

仅要容纳更广的频率与更多的标准,而 

且还应带有面向宽带应用的 MIMO 天 

线。这种集成意味着每部手机中的射频 

元件数与天线数均不断增长,从而给体 

积、并存和功耗方面带来了难题。解决 

办法是根据数据速率划分三类射频电 

路:例如,低端射频电路包括一个处理 

液晶背光用白光 LED 驱动器 

可以根据活动图像实时调光 

BD6095GUL能适应图像状况变化, 

在背照光灯不必完全点亮时实时地调暗 

点亮的白光LED,从而大幅度降低了功 

耗。其内置有照明传感器 IC 接口电路, 

能够与来自传感器 IC 的输入信号相协 

调地分 256 级精细地自动调节驱动电 

流。 

用于大型面板指示牌应用的 LED 驱动器 

具备集成单点矫正功能,可提供动态 LED 亮度控制 

TLC5942 与 TLC5945 是 16 通道恒 

流下沉式发光二极管(LED)驱动器,以 

单个IC支持单点矫正与灰阶控制功能, 

近距离无线通信(NFC)、蓝牙、Zigbee、 

Wibree 和 UWB 的联合 RF 芯片;中等 

射频电路是一个用于蜂窝通信的可重配 

置 RF 通道;而对高数据速率则采用一 

种可重配置的 RF 通道,用于 WiFi、 

WiMax 和 LTE 等高带宽应用。这一方 

案的关键是使高度并联的嵌入式矢量处 

理器(EVP)为可编程的调制解调器提供 

其他特点:可以从外部利用 PWM 

控制重叠进行辉度调整,实现与活动图 

像显示连动的背照光亮度控制;能把升 

压电压的波动控制在最小限度的系统, 

防止外接电容器发出噪声;内置有高效 

率×1.33电荷泵升压电路;可以自动控 

制照度传感器IC的增益,进行宽量程的 

从而实现高质量视频。TLC5942 提供 

128 步长的单点矫正功能,以便对 LED 

发光不匹配的问题进行补偿,并通过独 

立的专用串行接口端口进行灰阶控制与 

单点矫正功能。 

TLC5942 的特性:50mA 恒流下沉 

功能;支持 PWM 的 12 位(4096 步长) 

灰阶控制;支持下沉电流的7位(128步 

长)单点矫正功能;高达 17V的 LED 电 

源电压;3.0~5.5V 的器件偏置电源范 

产品撷英 

运算数据。这种可编程矢量处理器完善 

了传统的DSP与ARM内核。目前,EVP 

已可用于嵌入式IC中,主要面向移动终 

端等应用。 

照度测试;自动调光时的背照光电流精 

细地按 8位明暗梯度以 0.1mA 为间隔分 

为 256 级,眼睛看着不会有不舒服的感 

觉。 

围;恒流精度:通道间的误差范围在 

± 1.5% 之内,器件间的误差范围在 

± 3% 之内;CMOS 级 I/O;30MHz 数 

据传输速率;高温条件下自动关断,正 

常温度下重启动;四通道分组延迟降 

噪,可避免浪涌电流;工作温度为-40~ 

+85℃。 

NXP Semiconductors 

电话:010-6517-2288 

http://scn.nxp.com 

罗姆电子 

电话:021-6279-2727 

http://www.rohm.com 

Texas Instruments 

电话:800-820-8682 

http://www.ti.com 


107

产品撷英 

高度集成的 DirectDrive 耳机放大器 

采用 DirectDrive 技术,省去了大尺寸隔直电容 

用于工业自动化系统的集成精密DAC 

通过软件可选择输出配置 

108 

MAX9729 是高度集成的耳机放大 

器,采用受专利保护的 DirectDrive 技 

术,带有杂音抑制电路,从而消除了上 

电和断电期间的音频瞬变。其集成的音 

量控制具有32级独立的音量,利用电子 

音量爬升功能在断电以及输入选择期间 

可确保平滑的音量瞬变;八个不同的可 

编程最大增益设定可接受宽范围的输入 

该系列包括 AD5422、AD5420、 

AD5412 和 AD5410。其中,AD5422 是 

采用 12~48V单电源或者± 12~± 24V 

双电源供电的单通道 16 位 DAC。通过 


软件可选择其输 

出配置,在电压 

模式下其输出选 

择范围为 5V、 

10V,± 5V 和 

信号;3:1 复用器以及混音器可实现多 

路立体声输入信号源的选择和混音。 

±10V;在电流模式下其输出选择范围 

为 4~20mA,0~20mA 和 0~24mA。 

全部输出范围都包含一个附加的超量程 

设置。 

MAX9729 可向 32 Ω负载输出 

52mW 的功率,具有低达 0.03% 的 

THD+N以及高达 90dB的 PSRR。该器 

件采用28引脚TQFN封装(5mm×5mm 

× 0.8mm),规定工作在 -40~+85℃的 

扩展级温度范围。 

AD5422 工作在电压模式或电流模 

式时达到0.1%总非调整误差( TUE)精 

度水平,还包括一个5×10 -6 /℃内部参 

考电压源;具有内部故障检测电路;集 

成了过热指示;包含了带强制和检测能 

集成 USB 控制器的 1GHz 以下 RF 片上系统 

射频、MCU、快闪以及 USB 的全面组合 

CC1111 结合了多种器件的优异性 

能,其中包括 RF 收发器(CC1101)、增 

强型 8051 微控制器(MCU)、8/16/32KB 

系统内可编程闪存以及全速 USB 控制 

器。其可满足多种低功耗无线应用的要 

求,其中包括报警与安全系统、自动读 

表、工业监控、家庭与楼宇自动化以及 

遥控等。CC1111 与 CC1110(低于1GHz 

的 SoC)、 CC2511(支持 USB 的 2.4GHz 

SoC)及 CC2510(2.4GHz SoC)实现了 

引脚和寄存器兼容。 

其他功能包括嵌入式 128 位 AES 安 

Maxim 

电话:010-6211-5199 

http://www.maxim-ic.com.cn 

力缓冲电压输出。AD5412 是引脚兼容 

的单通道 12 位、电流源和电压输出 

DAC。AD5420(16 位)和 AD5410(12 位) 

只能工作在电流源模式,它们采用12~ 

60V 单电源供电,可用软件选择输出配 

置,包括 4~20mA,0~20mA 和 0~ 

24mA 选择范围。 

ADI 

电话:800-810-1742 

http://www.analog.com 

全协处理器、出色的接收机选择性与阻 

塞性能、高灵敏度、高达 500kBaud 的 

可编程数据速率、2.0~3.6V 的宽电源 

电压范围以及四种可降低功耗的灵活电 

源模式。 


电话:800-820-8682 

http://www.ti.com

新一代无纸记录仪 

具有多输入通道、大存储容量、长时间记录特性 

该多通道、大存储容量的便携式无 

纸记录仪 MV1000/MV2000 将显示、记 

录和通信功能结合在一起,并且轻便易 

带,适合在频繁移动的现场,对温度、电 

压、电流、流量、压力等信号进行记录、 

显示和管理;能够满足产业界日益迫切 

的多项目测量、多通道数据记录和超大 

存储容量的要求。MV1000/MV2000 相 

完整的嵌入式处理平台 

高性能总线架构、新款 MicroBlaze 32 位处理器、IP、设计工具 

和对操作系统的支持大幅提升了平台性能 

这一嵌入式处理解决方案为设计人 

员提供了增强的系统级性能、更大的灵 

活性和更高的设计环境生产力。该平台 

基于增强的 32~128 位处理器局部总线 

(PLB),为满足将来的性能和特性需求 

提供了更高的性能和可扩展能力。 

MicroBlaze 32 位处理器还提供了可编 

程存储器管理单元(MMU),支持商业 

级操作系统 ,同时嵌入式开发套件 

(EDK)9.2版为新平台提供了丰富的升 

级 IP 和设计工具支持。 

比于前代产品 MV100/MV200,强化了 

网络机通信功能,并且重量减轻了10%, 

同时操作的方便性、通道数和存储容量 

都有了显著提高。 

产品性能和特点:多输入通道,最 

多允许的输入通道数较前代产品增加 2 

倍左右,MV1000 最多输入 24 通道, 

MV2000 最多输入 48 通道,如果与横河 

电机的数据采集器 

“DAQMASTER 系列”等外部单元 

组合 ,可以实现最大 348通道扩张, 

其配套软件能很好地对应多项目测 

量;长时间记录,具备保证长时间 

存储的高可靠性,最大容量的存储 

器200MB,比横河电机前一代产品 

MicroBlaze 7 版本处理器建立在 

此前版本的成功基础之上,并且保持了 

指令集的后向兼容性。MMU 使得无论 

采用面向大批量应用的低成本 Spartan 

FPGA 还是采用高性能 Virtex 系列进行 

设计,设计人员都可以利用商业级嵌入 

式操作系统。 

PLB 架构的增强支持 32、64 和 128 

多种接口,为设计人员在当前系统设计 

中提供了更大的灵活性和更高的性能, 

并且为未来的设计留下了足够的空间。 

产品撷英 

增加约 170 倍,可以 12ch/s 的记录速度 

保存周期约70天的连续数据,大大提高 

记录工作的效率;优良的易操作性,即 

使没有说明书,用户也可以按照画面指 

示进行快速设定操作后进行测量,并可 

将测量数据以文本形式保存到外部存储 

媒体,也可通过专用软件把测量数据直 

接保存到个人电脑中,通过软件自动处 

理数据,做成图表或报告书,大大提高 

开发效率;大屏幕 TFT 液晶显示器,使 

用广视角,MV1000 的显示尺寸是 5.5 

英寸,MV2000的显示尺寸是10.4英寸。 

YOKOGAWA 

电话:010-8522-1699 

http://www.yokogawa.com/cn-ysh 

Platform Studio(XPS)提供了一 

个通用的并且完全集成的硬件 /软件开 

发环境,支持赛灵思所有的处理解决方 

案。可升级的XPS包括在嵌入式开发套 

件(EDK)内,使设计人员可方便快捷 

地开发、集成和调试他们设计的整个嵌 

入式系统。 

Xilinx 

电话:00852-2424-5200 

http://www.xilinx.com 


109

产品撷英 

长距离、低速率工业应用 CAN 收发器 

用于线长超过500m的控制器局域网络设备 

110 

新推出的 ASSP 产品系列应用于长 

距离、低传输速率控制器局域网络 

(CAN)。设计人员现在可以使用经验证 

合格的CAN收发器,满足长距离和/或 

低传输速率应用的要求,在距离超过 

500m 的工业应用中,使用支持 CAN 的 


设备。该 ASSP产品系列提供 3.3V和 5V 

两种接口,包括一个具备根据测定的线 

路速度自动调节通信速率功能的器件。 

此外,所有 AMIS 的 CAN 收发器都为 

CAN 总线提供± 45V(共通模式)的出 

色过压保护。 

CAN 协议要求 

帧内响应,对于长距 

离来说,这通过降低 

传输速率来实现。但 

是,在低速率情况下 

(低于 60kBaud),超 

时管理系统会限制 

CAN的使用,因而限 

定了线路的长度。新 

推出的 ASSP 产品系 

基于MIPS32 架构的高性能 32 位 PIC 单片机 

与现有 8 位、16 位产品开发环境相同 

高性能、低功耗的PIC32系列32位 

MCU 以业界标准的 MIPS32 架构为基 

础,具有快速中断响应及广泛的业内工 

具支持。其 MIPS32 M4K 内核凭借高效 

的指令集架构、5级流水线、硬件乘法/ 

累加单元及多至 8组 32内核寄存器,运 

行速度高达 1.5DMIPS/MHz。此外, 

PIC32 系列支持 MIPS16e 16 位指令集 

架构,可最多减小 40% 的代码大小,有 

助降低系统成本。 

PIC32 系列的引脚、外设和软件保 

持了与 Microchip 16 位单片机 / 数字信 

号控制器系列的兼容性,还得到 

Microchip 免费 MPLAB 集成开发环境 

的全面支持,使移植过程化繁为简,同 

时能够省去客户在开发工具方面的重复 

投资。 

期推出的 PIC32 系列产品包括 7 款 

新型通用器件,能够在最高 72 MHz 频 

率下运行,提供强大的代码及数据存储 

列为了支持长距离 CAN 通信在工业中 

的应用,均提供具备改进超时管理功能 

的版本。 

AMIS 长距离 CAN 收发器 ASSP 针 

对物理距离较长或分布式系统的有线通 

信的终端应用。这些系统包括电梯、安 

全监测系统、楼宇内通信、楼宇控制、程 

序控制、机器控制和 HVAC 系统等。最 

新 CAN 收发器系列与 AMIS 现有的 

CAN 收发器系列拥有相同的引脚和功 

能,后者已具备汽车和工业应用的资 

格,并已投入生产。 

AMI Semiconductor 

Email:021-5407-6116 

http://www.amis.com 

能力,具有最大 512KB 的闪存和 32KB 

RAM。此外,该系列还包含一应俱全的 

集成外设,例如多种通信外设、一个支 

持外接存储器及显示装置的 16 位并行 

主控端口,以及一个单电源片上稳压 

器。 

Microchip Technology 

电话:021-5407-5533 

http://www.microchip.com

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新品发布 

集成电路 

IntegratedCircuits 

单端和全差分输入微功耗 10 位 

150ks/s ADC 

AS1528 是一款 10 位超低功耗单通 

道全差分 A/D 转换器,AS1529 是双通 

道单端超低功耗 A/D 转换器。它们在 

150ks/s 最高采样速度下功耗也低于 

350 μ A(3V)。自动关断功能可使器件 

在转换之间进入休眠模式,从而显著降 

低较低在采样速度下的功耗。在采样速 

度降至 100ks/s 时,功耗可降至 245 μA 

(3V)。如果在几乎静止的 1ks/s 采样速 

度时,功耗仅为 2.5μA,而关断期间仅 

为 200nA。 

austriamicrosystems 

电话:0512-6762-2590 

http://www.austriamicrosystems.com 

本地数字温度传感器 

TMP102 采用 SOT563 封装,包含 

引脚的高度仅为 0.6mm。它在工作模式 

下的最大静态电流仅为 


10 μA,关 

断模式下 

的最大电流 

仅为1μA;电源 

电压范围为 1.4~ 

3.6V,因此可充分利用目前的 1.8V 电 

源总线;有一个地址引脚,与 SDA 与 

SCL 配合使用可生成四个不同地址,这 

样就能在同一 SMBus 上支持多达四个 

TMP102 传感器。该传感器还具备 SMB 

报警功能。 

通常情况下,TMP102 在 -25~ 

+85℃温度范围内的误差可精确至0.5℃。 

该传感器支持 12 位精度,测量精度可达 

0.0625℃。 


电话:800-820-8682 


2.4GHz 与 1GHz 以下 RF 片上系 

统解决方案 

CC2510 与 CC1110 集成了 RF收发 

器(CC2500 与 CC1101)、业界标准增 

强型 8051 微控制器、8/16/32KB 系统 

内可编程闪存、1/2/4KB RAM 以及其 

他功能—所有这些都包含在 6mm× 

6mm 36 引脚 QLP 封装中。其他功能还 

包括最低功耗模式下的 300nA 睡眠电 

流、嵌入式128位高级加密标准(AES)安 

全协处理器、良好的接收机选择性与阻 

塞性能、高灵敏度、高达 500kB 的可编 

程速率以及 2.0~3.6V 的宽范围电源供 

应。 


电话:800-820-8682 


支持数字扩音器的立体声音频编 

解码器 

四通道 TLV320AIC34、 

TLV320AIC33 以及 TLV320AIC3106 

立体声编解码器既能接收来自数字扩音 

器的数字位流,也能接收来自传统模拟 

扩音器的差动或单端输入。除了能直接 

连接于数字扩音器外,新型编解码器还 

有如下特点:支持8~96ks/s 的采样率; 

数模转换与模数转换的信噪比(SNR)分 

别达到了 102dB 与 92dB;集成锁相环 

(PLL),支持各种音频时钟;支持便携式 

系统的低功耗耳机、扬声器以及回放模 

式;可编程数字音效,包括 3D音效、低 

音、高音、EQ 以及去加重等。 


电话:800-820-8682 


单芯片 TFT 液晶显示驱动器 

SSD2220 能支持 240× 432 

(wQVGA)分辨率的移动设备 TFT 液晶 

显示器。其有多个独特之处,如多次编 

程以供电压校准、分离RGB伽玛校正以 

提升显示表现,以及电荷分配科技。它 

可提供 262K 的真彩色及 64 个中度电压 

水平以产生灰阶效果。其他特点:行动 

产业处理器接口(MIPI),并只须四条 

信号线;动态背光控制( DBC);支持同 

样的 wQVGA 解像度 TFT液晶显示器; 

pad 坐标(pad coordinates)设计。 

晶门科技 

电话:0755-8616-9900 

http://www.solomon-systech.com.cn

双稳态显示驱动控制器 

SSD1623 支持 96 段及一个通用输 

出,以直接驱动显示器,其内置的直流 

电压转换器可将低电压升至 38V。主要 

特点:灵活的驱动波形,科应对不同显 

示需求;内置振荡器;提供串行(SPI) 

微控制器(MCU)接口 ,以供输入数据 

及指令;供应类型包括裸芯片、凸出式 

金属接点芯片(gold bump die)及 COF 

封装。 

晶门科技 

电话:0755-8616-9900 

http://www.solomon-systech.com.cn 

DUAL SLANT 45 WIMAX 

基站天线 

这种天线完全符合欧洲电信标准协 

会(ETSI)的 EN 301.525 CS 图形规 

范的要求,它的性能一致而且可靠。 

新型天线的工作频率范围是 2.3~ 

2.7GHz。它发射的电磁波束的半功率 

点宽度为 65°,增益为 17dB,尺寸很 

小;零值补偿达到最大(-25°),可以 

确保在无线信号覆盖范围内信号电平一 

致;它对半波瓣的控制很好,降低了干 

扰;天线包含一个稳定的倾斜支架系 

统,可以安装在直径为 4 英寸的柱子上 

面。 

Laird Technologies 

Email:sales@lairdtech.com 

http://www.lairdtech.com 

超高性能立体声数字模拟转换器 

WM8741 可提供 128dB 的信噪比 

(单声道),独有高级数字滤波器选择功 

能。其通过低阶调制器和多位数字模拟 

转换器(DAC)架构,可获得较低的频 

段外噪声和世界级的线性度,从而提高 

声音质量。WM8741采用一个完全差分 

立体声音频DAC系统,带有一系列音频 

接口选项,可用于 SACD 和 CD 回放的 

连接。该系统包括 1 个抖动数字内插值 

滤波器、精细分辨率音量控制和数字去 

加重、1 个多位Σ - Δ调制器以及带有 

差动电压输出的开关电容多位电路级。 

欧胜微电子 

Email:sales@wolfsonmicro.com 

http://www.wolfsonmicro.com 

高精度可编程延迟线 

DS1124 是 5.0V、8 位可编程延迟 

线,具有3线串行接口,可级联多个器件 

实现多级可编程延迟。器件具有 0.25ns 

的标称延迟步进,0级的延迟为20ns,而 

255 级的延迟为 83.75ns。在工业级温度 

范围内,DS1124 具有± 3ns 的积分非线 

性(INL)—或称为与 0 级和 255 级两点所 

连成的直线的最大偏离值。 

DS1124 可延迟最高 12.5MHz 的信 

号,工作在 4.75~5.25V 的电压下,采 

用 10 引脚μ MAX 封装,规定工作在 

-40~+85℃工业级温度范围。 

Maxim 

新品发布 

电话:010-6211-5199 


超小半 / 全双工 RS-485 收发器 

MAX13181E 和 MAX13184E 采用 

2mm × 2mm μ DFN 封装,相比现有 

RS-485 收发器尺寸可节省 50% 的电路 

板空间。其内置增强型± 15kV ESD 保 

护(人体保护模型)、上拉 / 下拉电阻以 

及 1/8 单位负载接收输入阻抗,因此可 

在总线上挂接最多 256 个收发器。 

MAX13181E/MAX13182E 具有摆率受 

限的驱动器,可降低EMI并在强辐射噪 

声的环境中实现最高 500kbps 的无误码 

传输。另外 , MAX13183E/ 

MAX13184E 还具有全速驱动器,可实 

现高达 16Mbps 的数据速率。该系列可 

工作在 -40~+85℃扩展级温度范围, 

器件采用 10 引脚μ DFN 封装。 

Maxim 

电话:010-6211-5199 


安全非易失 SRAM控制器 

当检测到篡改事件时,DS3605快速 

擦除该外部SRAM上的密钥。为了进一 

步提高安全性,该器件还集成了实时时 

钟(RTC)、电池备份控制器、系统电源 

监视器、CPU 监控器、温度传感器以及 

四路通用篡改检测比较器输入。 

DS3605 还具有四路通用篡改检测 

比较器输入,用于连接各种篡改检测机 

械装置。发生主电源掉电时,DS3605将 

立刻切换到外部电池供电,以保持篡改 


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新品发布 

电路有效。该器件还可以连续监视基底 

温度以及晶体振荡器。一旦发生篡改事 

件,器件随后将记录并保存该时间,以 

便日后分析。 

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Maxim 

电话:010-6211-5199 


采用3mm×2mm封装的I 2 C ADC 

LTC2453 在 2.7~5.5V 的单一电 

源范围内工作,能够测量高达± V CC 的 

差分输入。性能特点:50nA动态输入电 

流;3mm× 2mm DFN 封装;2LSB 

INL、无漏码;4LSB 满标度误差;2.7~ 

5.5V 单电源工作;1.4 μ VRMS 转换噪 

声;在 60Hz 输出变化率时为 800 μ A; 

在 1Hz 输出变化率时为 15 μA;0.2 μA 

休眠电流;内部振荡器-无须外部组 

件;单一转换稳定时间适用于多路转换 

应用;具有自动停机功能的单周期工 

作;60Hz 转换速率。 


Linear Technology 

电话:00852-2428-0303 

Email:info@linear.com.cn 

http://www.linear.com.cn 

纤巧低成本轨至轨放大器 

LTC6087 和 LTC6088 采用纤巧 

DFN 封装,实现了最大 750 μ V的失调 

电压、14MHz GBW 和 1pA 偏置电流, 

同时每放大器最大仅消耗 1.25mA 电 

流。LTC6087 和 LTC6088 还提供最低 

93dB PSRR,136dB 的大信号电压增益 

确保增益线性度。 

其他特点:偏压漂移:最大值为 

5μ V/℃;最大输入偏置:1pA(25℃时 

的典型值), 

40pA 最大值(TA ≤ 70℃);大信号 

电压增益:典型值为 135dB;增益带宽 

积为 14MHz;CMRR 最小值为 70dB; 

PSRR 最小值为93dB;0.1~10Hz 噪声: 

5.8 μ Vp-p;电源电流 1.3mA;轨至 

轨输入和输出;单位增益可稳定;2.7~ 

5.5V 工作电压;规定在商用和扩展( 

-40~+125℃)温度范围内工作。 


电话:00852-2428-0303 



针对 802.11n Wi-Fi 产品的射频 

构建模块 

SE2537L 是一款 5GHz 功率放大 

器,而 SE2581L 则是 2.4GHz 功放。 

SE2537L 和 SE2581L 的组合解决方案集 

成了一个数字接口,可免除昂贵且耗电 

的模拟参考电压。SE2581L 的集成式功 

率检测器为 5GHz 输出线的耦合信号提 

供了一个输入端口,从而让双频带可以 

共享一个检测器输出端口。 

基于 SE2537L 及 SE2581L 的系统可 

达到 +20dBm/2.5GHz 和 +19.5dBm/ 

5GHz。SE2581L 是 SE2527L 器件之功 

能增强版本,同样也包含了一个动态范 

围20dB的集成式功率检测器。由于这种 

高性能可在更大的覆盖距离内优化更高 

数据率的传输,因此系统可以支持新兴 

的 802.11n 应用。 

SiGe Semiconductor 

电话:00852-3428-7222 

http://www.sige.com 

PCIe 交换解决方案 

这四款PCIe交换解决方案分别为24 

通道、6 端口,24 通道、3 端口,6 通道、 

6 端口,以及 4 通道、4 端口。每个交换 

解决方案都有一个用于器件测试和分析, 

以及系统仿真的专用评估和开发套件。 

每个套件包含一个代表上行和下行连接 

的硬件评估板,以及一个IDT开发的基于 

GUI 的软件环境,有助于设计师调节系 

统和器件配置来满足系统要求。这些 

PCIe 交换器具有良好的每瓦性能,以及 

为批量和价值服务器市场优化的功能。 

IDT 

电话:021-6495-8900 

http://www.idt.com 

具有温度切换功能的恒温输出 IC 

该产品有两个系列,一个是检测中 

心温度及其上 +5℃、其下 -5℃共 3 级

可切换的 BDEXXX0G 系列(漏极开路 

输出、低电平有效);另一个是检测中心 

温度及其上 4级( 每增加 25℃为一级)、 

其下 4 级(每降低25℃为一级),共 9级 

可切换的 BDFXXX0G 系列(漏极开路 

输出、低电平有效)。 

性能特点:检测温度中心及 +5℃ 

和-5℃共 3 级可切换 BDEXXX0G系列, 

检测温度中心及 +2.5℃、+5℃、+7.5℃、 

+10℃、-2.5℃、-5℃、-7.5℃、-10℃ 

共 9级可切换 BDFXXX0G系列;温度检 

测精度为± 4℃;工作电流为 16A;检测 

温度滞后:标准10℃;漏极开路、低电平 

有效。 

罗姆电子 

电话:021-6279-2727 

http://www.rohm.com 

具有片上CAN和EEPROM的8位 

MCU系列 

S08D 系列是集成了控制器区域网 

络(CAN)接口、电子可擦拭可编程只 

读内存 (EEPROM)和片上仿真 / 调 

试工具的 8 位 MCU。嵌入式 CAN 接口 

为众多汽车和工业控制应用提供理想的 

连通性解决方案,而嵌入式 EEPROM 

则通过实现数据的轻松写入和擦拭,无 

须外部串行EEPROM,从而提高了系统 

设计灵活性。具有片上调试功能的集成 

开发工具能够让设计人员进行实时快速 

调试,实现产品快速面市。每一种集成 

功能都可以在 -40~125℃的整个汽车 

温度范围内正常使用。 

Freescale Semiconductor 

电话:800-990-8188 

http://www.freescale.com.cn 

单电源多路复用器 

ISL59451 和 ISL59452 是用于高端消 

费视频产品的单电源、缓冲的三重4:1多 

路复用器。ISL59451 具有集成的直流恢 

复功能,ISL59452 专为交流耦合系统而 

设计。 

ISL59451 和 ISL59452 的特性包括: 

带宽 250MHz;针对要求双端负载的多 

种应用,此器件能够驱动 150 Ω视频载 

荷,减少反射;亚像素转换率可以实现 

无像素损耗的视频信号转换;输出增益 

可在 x1 或 x2 之间选择;可支持高阻抗 

输出;采用带散热片的紧凑的 QFN 封 

装,非常适于当今空间受限的消费类产 

品应用。 

Intersil 

电话:021-6335-1198 

http://www.intersil.com 

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用于移动设备的低功耗 HDMI 发 

射器 

VastLane HDMI 发射器 SiI9022 

与 SiI9024 显著地降低了功耗,同时提 

高了移动设备的可靠性与电池寿命。 

SiI9022 发射器的特别设计可将 HDMI 

的优越性能用于更小的移动设备之上。 

SiI9024 发射器将用于移动设备,进行 

优质内容的传输,并与一个集成的高带 

宽数字内容保护 (HDCP)引擎和钥匙相 

结合,从而使内容可以在采用了 HDMI 

的设备间安全传输。SiI9022 与 SiI9024 

均可提供 85MHz 与 165MHz 的速率。 

Silicon Image 

电话:0755-8347-5885 

http://www.siliconimage.com 

低功耗 MCU 为便携式医疗诊断 

设备提供完整信号链 

MSP430FG4270微控制器能为手持 

式医疗应用提供完整的信号链,同时促 

使价格进一步降低。大容量片上存储器 

与全系列集成模拟外设有助于尽可能降 

低组件成本,缩小系统占用空间,理想 

适用于多种便携式应用,如个人血压监 

控器、肺活量计、搏动器以及心率监控 

器等便携式应用。 

MSP430FG4270 的 16 位 RISC 架构 

能够优化性能,延长电池使用寿命—— 

这是便携式应用设计人员最关切的问 

题。片上功能集成了多种组件,其中包 

含一个支持内部参考与5个差动模拟输 

入的高性能 16 位∑ - △型 ADC、一个 

12 位 DAC、两个可配置的运算放大器、 

一个16位计时器和多个16位寄存器等。 


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电话:800-820-8682 


内含直流转换控制器的单端口 

PoE 接口器件 

内含直流转换 (DC/DC) 控制器以 

支持以太网供电设备 (PSE) 的单端口双 

功能以太网供电 (PoE) 控制器 Si3460 把 

两种功能集成至单颗芯片,协助设计人 

员大幅简化开发工作量、降低系统成本 

和避免兼容性问题,适合家庭网关、机顶 

盒和 VoIP 系统等新出现的 PoE 应用。 

Si3460 支持高速 (10/100Mb/s) 和 

吉比特以太网端点装置及中跨设备 

(midspans),并能通过管脚设置以输出 

最大功率 (15.4W,Class 0) 给 PSE 

设备,或将输出功率限制在IEEE第 1到 

第 3 类设备的规定范围。 

Silicon Laboratories 

电话:021-6237-2233 

http://www.silabs.com 

用于智能卡的 90nm 内置闪存的 

安全型微控制器 

用 90nm 制造工艺的内置闪存的安 

全型微控制器 ST21F384 是 ST 的 ST21 


智能卡平台内的一款安全型微控制器, 

是为 2.5G 和 3G 移动通信优化的产品。 

ST21F384 的内核是一个 8/16 位 

CPU,线性寻址宽度 16MB,典型工作 

频率 21MHz。芯片内置 7KB 用户 RAM 

存储器,以及 128 字节页面的 384KB闪 

存,耐擦写能力与早期安全微控制器的 

EEPROM存储器相当。电流消耗完全符 

合 2G和 3G的电源规格,达到了(U)SIM 

的应用要求。该微控制器含有一个硬件 

DES (数据加密标准)加速器和用户可以 

访问的CRC (循环冗余代码)计算模块。 


电话:010-5984-6288 


适合智能动力传动应用的 4Kb 

FRAM 存储器 

3V、4Kb 并具有串行外设接口 (SPI) 

的 FRAM 器件 FM25L04-GA 现符合 

Grade 1 AEC-Q100 的规范要求,可在 

-40~+125℃的汽车工作温度范围内工作。 

这款 Grade 1 FRAM 器件是同等 

EEPROM产品的直接硬件替代产品,但 

功能更强,具有高速的写入能力、几乎 

无限次的擦写 , 以及低工作电流。 

FM25L04-GA 可以在高达 10MHz 的总 

线速度下进行读写操作,并具有先进的 

写保护方案以防止意外的写入与数据损 

坏。在 +125℃ 时保证数据保存 9000 

小时,在 55℃ 时数据更可保存 17 年, 

在汽车温度范围内并以 3.0V电压运行。 

RAMTRON 

电话:010-8263-8571 

http://www.ramtron.net.cn 

超小型RS-485/RS-422单发射器 

ISL329xE 系列 3.3V 电源供电的 

RS-485/RS-422 单发射器具有出色的 

± 16.5kV ESD 保护和超低电源电流 

要求。 

该系列发射器的静态电源电流 

(Icc=150 μ A,最大值)很低,从而在 

功耗关键型应用领域取得了重大改进。 

此外,所有器件均具有 Tx 使能引脚, 

该引脚将 IC 置于低功耗关闭模式 

(Icc=1 μ A,最大值)来在发射器被禁 

用的时候进一步将低功耗。 

一般暴露在外界的发射器输出上的 

高级 ESD 保护,以及 125℃的工作温 

度和 TDFN 封装选项的增强型散热性 

能彰显了这些器件的强劲性能。加之 

ISL328xE 系列单 RS-485/RS-422 接 

收器,用户可以构建小型、高度可靠的 

串行通信端口。 

Intersil 

电话:021-6335-1198 


便携设备用记忆卡接口芯片 

高集成度的微型记忆卡接口芯片 

EMIF06-SD02F3 采用 IPAD (有源和无 

源器件集成)技术,内置可插拔 SD(安 

全数字)记忆卡接口所需的五个基本功 

能,适用于带有SD接口的手机、GPS导 

航设备、数码相机等各种消费类和工业 

类产品。该收发器集成了信号调节、双 

向电平转换、ESD(静电放电)保护、 

EMI (电磁干扰)过滤单元和一个 2.9V 

稳压器。 

该芯片符合标准的和高速 SD 接口

协议标准,以及 MiniSD、MMC 和 uSD/ 

TransFlash 标准。此外,该芯片还提供 

6个高速双向电平转换器,它们的工作频 

率 50MHz,典型传播延迟 3ns,能够把 

2.9V 的记忆卡连接到 1.8V 主处理器。 


电话:010-5984-6288 


用于摩托车引擎控制的32位MCU 

32 位的XC2700系列微控制器适合 

摩托车电子引擎装置,并满足即将颁布 

的排放标准要求。 

XC2700 系列以 C166SV2 高性能微 

控制器内核为基础,可在80MHz的频率 

下,通过 66MHz五级管线提供单周期执 

行。它还集成了内存、稳压器和接口等 

关键外设,以降低系统总体成本,而且 

该全新的微控制器系列可以采用现有的 

C166SV2 开发软件,使该系列成为经济 

高效的解决方案。 

Infineon Technologies 

电话:021-6101-9000 

http://www.infineon.com 

用于北美 LCD 数字电视的 

单芯片 LSI 

R8J66954BG 可以实现北美 LCD数 

字电视的主要信号处理功能的,包括从 

前端信号输入到后端,如 LCD面板的信 

号输出。 

芯片功能主要包括:MPEG 解码处 

理电路;降噪电路(从模拟视频信号检 

测和提取噪声成分以防止屏幕闪烁等的 

电路);去隔行扫描电路;Y/C 分离电 

路(分离亮度和色度信号的电路);数据 

限幅器功能(诸如隐藏式字幕译码功 

能);作为 LCD 面板控制功能的色彩管 

理 NCM。 

Renesas Technology 

电话:021-6472-1001 

http://www.cn.renesas.com 

增强性能16位安全MCU 

用于需要高级别安全性智能卡应用 

领域的 RS-4 系列 16 位安全 MCU可用 

于银行或信贷公司发出的信用卡或借记 

卡和身份证。 

RS-4 系列保持了与其上一代产品 

的CPU指令代码的兼容,而且可以实现 

大约五倍的处理性能,能够以高速执行 

复杂的处理,可以更快地运行如 Java 

Card 或 MULTOS 的多应用操作系统 

(OS),这对在单张智能卡上实现多种功 

能是非常必要的。此外 ,其低功耗设计使 

之适用于非接触操作。RS-4系列有助于 

开发人员使用一个 16 位 MCU 实现高性 

能和多功能的接触式或非接触式智能卡。 

RS-4 系列的 RS-4 CPU 内核采用 

一种新开发的用于安全 MCU 的专有架 

构。它有一个 16位算术单元和一个16位 

内部总线。RS-4 CPU内核支持较早的 

代码级兼容的瑞萨 AE-4 16 位 CPU 内 

核的整个指令集。与 AE-4 系列相比, 

RS-4 系列旨在提供更高的性能、增强 

的安全性,以及改善的灵活性的更多的 

外设功能。RS-4系列的特性概括如下。 

Renesas Technology 

电话:021-6472-1001 

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元器件与组件 

Components & Subassemblies 

PPTC 电流过载保护器件 

picoSMD035F 器件是最小的 PPTC 

电流过载保护器件,尺寸为2012mm,符 

合 EIA 标准的要求。它的额定电压是 

6V,保持电流为 0.35A,触发电流为 

0.75A,最大电阻值为 1.4 Ω。这种器 

件符合安全机构颁布的标准,其端子涂 

敷了镍金,因而可焊接性极好。它也符 

合 RoHS 法规的要求。 

泰科电子(上海)有限公司 

电话:021-6485-7333 

http://www.tyco-china.com 

晶闸管浪涌保护器件 

44 款新的 NPxxx 器件是大浪涌电 

流 TSPD,保护电压范围是 64~350V, 

提供额定浪涌电流为 50、80 和 100A 等 

不同版本;可限制电压,并将浪涌电流 

转移至地。它们属于双向保护器件,因 

此能够在一个封装中提供两个器件的功 

能,节省出电路板空间。基本上,这些 

器件在过压发生时进行“消弧”—将可 

能带来潜在损伤的电能转移出敏感电路 

或器件。一旦瞬态过压状况过去,这些 

器件就会恢复到它们正常的“关闭”或 

透明状态,并且无形地在电路正常工作 

中发挥功能。这些TSPD没有耗损特性, 

在快速瞬态情况下提供稳定的性能特 

征,确保设备可靠持续地操作。 

ON Semiconductor 

电话:021-5131-7168 

http://www.onsemi.com 


119

新品发布 

基于SiGeC BiCMOS工艺的微波 

NPN晶体管 

120 

BFU725F 微波 NPN 晶体管基于 

SiGeC BiCMOS工艺,具有高开关频率、 

高增益和超低噪声等多重特点,适用于 

各种RF应用。超低噪声可以改善各种无 

线设备( 例如 GPS系统、DECT电话、卫 

星无线电设备、WLAN/CDMA应用)中 

灵敏的RF接收器的接收效果,而超高断 

开频率则可以很好地满足运行频率在 

10~30GHz 内的各种应用(例如卫星低 

噪声电路模块)的需求。BFU725F 符合 

RoHS标准,可达到极低的噪声(1.8GHz 

0.43dB/5.8GHz 时 0.7dB)和很高的最 

大稳定增益(1.8GHz 时 27dB/18GHz 时 

10dB)。 

NXP Semiconductors 

电话:010-6517-2288 

http://scn.nxp.com 

可单独控制红色、绿色及蓝色的 

LED 芯片 

高亮度 VLMRGB343..提供了高达 

285mcd(红色)、560mcd(绿色)及 200mcd 

(蓝色)的光强度,可针对苛刻的高效应 

用单独控制红色、绿色及蓝色 LED 芯片, 

专门针对汽车与运输、消费类及普通应用 

中的背光及照明进行了优化。该器件为黑 

色表面,可与所有视频标准兼容,其采用 

占位面积为 3.2mm× 2.8mm、厚度仅为 

1.8mm 的小型 PLCC-4 封装。 

VLMRGB343..提供了 60°半强度 

角,并且可与IR回流焊工艺兼容。该器 

件已根据JEDEC潮湿敏感度等级2标准 

进行了预处理,符合 RoHS。该 LED 通 


过了AEC-Q101汽车标准认证,并且符 

合 RoHS 2002/95/EC 及 WEEE 2002/ 

96/EC。 

电源 

Power Sour ces 

低功耗系列电压基准产品系列 

REF33xx 是 5 μ A 低功耗系列电压 

基准产品,具备高精度(最大±0.15%)、 

低温度失调 ( 最大 30ppm/C)、低噪声 

(输出 28 μ Vpp/V)、± 5mA 的稳定输 

出驱动电流以及 

SC70-3 封装 

(比SOT23小 

40%)等多种 

特性。 

Vishay Intertechnology 

Email:business-asia@vishay.com 

http://www.vishay.com 

该系列提供6种 

输出电压:1.25V(REF3312)、1.8V 

(REF3318)、2.048V(REF3320)、2.5V 

(REF3325)、3.0V(REF3330)以及 3.3V 

(REF3333)。在具体负载情况下,这些 

器件还能在高于输出电压 110mV 的电 

源电压下工作,REF3312 除外,它要求 

1.8V的最小电源电压。该系列的所有型 

号均可在-40~+125℃的宽泛工业温度 

范围内工作。 


电话:800-820-8682 


MR16兼容式LED射灯专用芯片组 

该芯片组能够把现有解决方案的元 

件数目减少多达 50%,大幅减少灯颈部 

分印刷电路板的尺寸和重量。这款高集 

成度的MR16芯片组可以提供所有相关 

的功率整流、LED 电流控制和保护功 

能。MR16是卤素反射灯的标准格式,目 

前在各种家居、零售或办公室环境中的 

方向性照明应用中得到了广泛采用。以 

LED制成的不同类型电灯设备,不论在 

效率和可靠性方面皆得到显著改善。 

Zetex Semiconductors 

电话:852-2610-7932 

http://www.zetex.com 

16 位 I 2 C LED 调光器 

CAT9532 为背光和 RGB 混色应用 

提供驱动 16 个并联 LED 的能力,并同 

时提供 256 级调光的功能。这个器件也 

可以单独开启、关闭或闪烁每个LED(闪 

烁频率有两种可编程方案可选),此外, 

该器件还可以通过 I 2 C或 SMBus 接口实 

现传感器控制,电源开关,开关按钮和 

状态指示照明等功能。 

产品特性:16 个漏极开路输出,每 

路驱动电流为 25mA;两种可编程闪烁 

频率:频率为 0.593~153Hz,占空比为 

0%~99.6%;I/O可被用做通用 I/O口; 

兼容 400kHz I 2 C总线规范;24 引脚 

SOIC,TSSOP或者24焊点(pad)TQFN 

封装(尺寸为 4mm× 4mm)。

Catalyst 

电话:021-6249-1349 

http://www.catsemi.com 

高度集成照明管理 IC 

MAX8830 无须独立的控制 IC,内 

置四路 10mA 电流调节器,适合于显示 

背光或指示信号应用的LED驱动。LED 

亮度可通过 I 2 C 接口分 32 级独立调节。 

它还集成了低压差(75mV,典型值) 

200mA闪光灯电流调节器,允许用户通 

过I 2 C接口独立编程16级电影和闪光灯 

模式。可编程闪光灯安全定时器可防止 

由于闪光灯长时间导通引起的手指烧伤 

或LED损坏。相机模块可以采用简单的 

逻辑引脚直接控制闪光灯模式,而电影 

模式可以通过逻辑控制或I 2 C接口使能。 

280mA 升压转换器同时集成了开关 

MOSFET 和整流管。 

MAX8830 可自动检测开路和短路 

LED,并可通过I 2 C接口读取该状态。其 

他功能还包括 DC/DC 转换器的过流保 

护、过热保护,同时还可以工作在-40~ 

+85℃扩展级温度范围。 

Maxim 

电话:010-6211-5199 


高电压、高亮度 LED 驱动器 

MAX16812 集成了高压侧 / 差分 

LED 电流检测放大器以及 PWM 调光 

MOSFET 驱动器。此外 ,该器件还内置 

76V 额定、0.2 Ω开关 MOSFET,具有 

宽达 100~500kHz 的工作频率范围。 

MAX16812 工作在 5.5~76V 电源电压 

范围,可满足冷启动和甩负载应用。它 

具有过压保护、欠压锁定、软启动以及 

热关断;规定工作在-40~+125℃汽车 

及温度范围,采用热增强型 5mm× 

5mm、28 引脚 TQFN 封装。 

Maxim 

电话:010-6211-5199 


针对移动设备的低噪声开关稳压器 

AAT2120 和 AAT2158 的功率转换 

效率分别为 96% 和 95%。AAT2120 可提 

供高达 500mA 的输出电流,而 AAT2158 

可为需要更高水平电能的应用提供高达 

1.5A 的输出电流。两款器件的输入电压 

范围均为 2.7~5.5V,并支持提供低至 

0.6V 的输出电压。为增强保护性能,这 

两款降压转换器都提供内部软启动、过 

温和限流保护电路。这两款新型降压转 

换器还通过增加 100% 占空比低压降操 

作,延长系统的运转时间。 

AnalogicTech 

电话:010-5162-7271 

http://www.analogictech.com 

双转换速率可控负载开关 

AAT4282A 支持运行在 1.5~6.5V 

输入范围内的 3V和 5V 系统,其静态电 

新品发布 

流仅为 1 μ A。输入逻辑电平为晶体管 

晶体管逻辑(TTL)或 2.5V 到 5V 互补 

金属氧化物半导体(CMOS)兼容。 

AAT4282A 可提供带有不同开与关 

特点的三个版本。其中,AAT4282A-1 

是一款带有转换速率限制的负载开关; 

AAT4282A-2 具有少于 500ns 的开启速 

度和低于3μs典型电流值;AAT4282A- 

3添加了最小转换速率限制开启功能和一 

个关闭输出放电电路,当开关损坏时可 

迅速关闭电路。 

AnalogicTech 

电话:010-5162-7271 

http://www.analogictech.com 

升降型 DC/DC 微型模块稳压器 

LTM4605 在 15mm× 15mm × 2.8 

mm 焊盘网格阵列(LGA)塑料模制封装 

中集成了同步升压 - 降压型 DC/DC 控 

制器、4 个 N 沟道 MOSFET、输入和输 


121

新品发布 

出旁路电容器以及补偿电路。该器件只 

需要一个电感器、反馈和检测电阻以及 

大容量电容器就可实现非常扁平、紧凑 

和高效率的设计。性能特点:单电感器 

降压 - 升压型架构;同步 4 开关工作实 

现高效率(高达 98%);宽输入电压范围: 

4.5~20V;宽输出电压范围:0.8~ 

16V;1% 设置点输出电压准确度。 

122 


电话:00852-2428-0303 



单 / 双 / 四 / 八通道精准电压 

监视器 

LTC2910、LTC2912、LTC2913 和 

LTC2914在汽车温度范围内都具有±1.5% 

的门限准确度,可以准确监视单通道负 

载点或多通道应用。性能特点:8个低压 

可调输入(LTC2910);4 个 UV/OV 正 / 

负可调输入(LTC2914);两个 UV/OV 

可调输入(LTC2913);1 个 UV/OV 可 

调输入(LTC2912);保证门限准确度: 

± 1.5%;在所有电源输入端提供输入干 

扰抑制;1V 缓冲基准输出(LTC2910); 

具有超时禁止功能的可调复位超时; 

70 μ A 静态电流;采用有引脚 TSOT/ 

MSOP/SSOP 和无引脚 DFN 封装。 


电话:00852-2428-0303 



共阳电流模式高亮度LED驱动器 

LM3433 可以输出负恒定电流来驱 


动高功率高亮度的LED,设有两种调节 

LED亮度的电流控制模式。模拟电流控 

制模式可以利用输入信号调节电流,以 

便为不同品牌的LED提供补偿。另一电 

流控制模式利用逻辑电平调光控制输入 

信号,以 PWM 的控制方式控制 LED 的 

亮度。PWM 的控制模式利用并行开关 

将 LED 连接一起,令 PWM 调光控制频 

率可以高达 40kHz。这款芯片还具备过 

热停机保护、VCC欠压锁定及逻辑电平 

停机模式等其他功能。 

National Semiconductor 

电话:021-5206-2288 

http://www.national.com 

内置电压参考电路的微功率比较器 

LMP7300的偏置电压只有300μV, 

而供电电流只有10μ A。其供电电压为 

2.7~12V,最适用于 3.3V、5V 及± 5V 

的系统。此外 ,这款芯片又可提供2.0~ 

48V 的参考电压,而且误差不超过 0. 

25%,这样准确的参考电压最适宜用来 

监控输入电压。这款比较器的传播延迟 

时间不超过 5ms,因此可以快速检测信 

号,而且准确度极高,功耗也极低。 


电话:021-5206-2288 


用于LCD 面板的 LED 驱动器 

CAT4139 升压转换器提供高达 

750mA 的切换电流,可驱动高达 22V的 

LED串,是数字相框与其他新兴的需要 

多达 40 个 LED 作背光的应用的理想选 

择;使用固定频率(1MHz)的切换电路架 

构;内建高压CMOS 输出级,可在低输 

入电压状态下精确驱动 5个串联的LED 

(输出电压可达 22V),转换效率高达 

87%。 

为了抑制上电时产生的浪涌(in- 

rush)电流,CAT4139 集成了软启动控 

制电路。针对LED 开路损坏的情况,片 

内的过压保护电路通过限制芯片的输出 

电压来强制芯片进入低功耗模式,无须 

任何额外器件。上述的两个特性已被完 

全整合在芯片内,不需增加外部组件和 

相关成本,还节省了电路板空间。 

Catalyst 

电话:021-6249-1349 

http://www.catsemi.com 

9μVRMS 超低噪声 LDO 

AS1358/59/61/62 系列可在 2~ 

5.5V 电源下工作,其在 150mA 时的低 

压降电压为 70mV,在 300mA 时为 

140mV(仅 AS1359/62),工作时的电 

流仅为 40 μ A,关断时仅为 9nA;可提 

供 1.4~4.5V 范围的预设输出电压,在 

300mA 下的输出电压精度可达到 1%; 

具有电源工作正常输出功能,当输出电 

压降至规定范围以外时会发出提示信 

号;导通时间仅为300μs的数字引脚有 

助于实现系统级的动态电源管理;具有 

过热和过电流保护功能。该系列有 

150mA(AS1358/61)和300mA 

(AS1359/62)两种输出电流供选择,可 

为各种应用提供足够的功率。 

austriamicrosystems 

电话:0512-6762-2590 

http://www.austriamicrosystems.com

具有 ESD 保护的 DC-AC 转换器 

MAX4990E 高压、± 15kV ESD 保 

护、DC-AC 转换器专门设计用于驱动 

电致发光(EL)灯。该器件采用基于电感 

的 boost 转换器,可产生 250V P-P (最大 

值)的高电压,实现最大的EL灯亮度。高 

压全桥输出将这一高电压转换为驱动 

EL灯所需的交流波形。为实现最大的设 

计灵活性,MAX4990E具有可减少音频 

噪声的电阻可调摆率控制;电容可调的 

开关频率;以及多种选项用于控制输出 

电压。该器件适合用于 MP3 播放器、 

PDA、智能电话以及其他需要照明、高 

效率甚至背光的应用。 

Maxim 

电话:010-6211-5199 


符合VID标准的 PWM控制器 

ISL884xA 是一系列的六个独特脉 

宽调制(PWM)控制器,在 30V 的电压 

下以 2MHz 的开关频率进行工作。 

ISL6420BMAEP 是一款单独同步降压 

PWM控制器,它具有宽的输入电压范围 

(4.5~28V),宽输出电压范围(0.6~ 

27.5V),并能够处理极宽的极度军事温 

度范围。 

Intersil 

电话:021-6335-1198 


带PWM 调光功能的白光 LED 驱 

动芯片系列 

SB42511、SB42520 和 SB4282 的输 

入电压为 6~25V,输出电流可达 1A; 

内置温度保护电路,限流保护电路和 

PWM 调光电路;在串接多个 LED 时的 

效率可以达到95%以上;可以进行 PWM 

调光,通过外接 PWM 信号调整 LED 的 

输出电流,在 100Hz~2kHz范围内可以 

达到良好的调光效果;另外,SB42511、 

SB42520 芯片内部的自举电路采用独特 

的控制方法,不需要外接肖特基,在串 

接多个LED时也可以启动,这相对于采 

用自举方式工作的其他同类产品在性能 

上有了很大的提高。SB42821 采用恒关 

断控制技术,不需要进行环路补偿,所 

需外围元器件少。此外,SB42821 和 

SB42520 内部还集成了使能功能,在关 

断状态下,静态电流只有 25 μ A。 

杭州士兰 

电话:0571-8821-0880 

http://www.silan.com.cn 

测试和测量 

Test & Measurement 

万兆以太网线外串扰测试套件 

万兆以太网(10GbE)线外串扰测试 

套件 LANTEK10GBKIT 符合国际测试 

标准,配合 LANTEK 6A 和 LANTEK 

7G 线缆认证测试仪实现线外串扰测试 

功能。线外串扰(Alien Crosstalk)是在 

利用双绞线传输递增频率时所产生的副 

作用,需要利用传统方式以外的方法来 

进行测试以确保电缆之间的串扰不会妨 

碍 1 0 G b E 数据的传输。这款 

LANTEK10GBKIT 由一个双接口线外 

串扰适配器和 12 个专用的线外串扰终 

端组成。双接口线外串扰适配器支持单 

机测试,无须接入远端机。利用这个套 

新品发布 

件及一个简单的更新软件,任何 

LANTEK 6A 或 LANTEK 7G 线缆认 

证测试仪都可以升级以提供标准兼容的 

线外串扰测试。 

Ideal Industries China LLC 

电话:010-8518-3141 

http://www.idealindustries.cn 

具有 MSO 混合测试功能的虚拟 

示波器 

RIGOL VS5000 系列虚拟数字示波 

器实时采样率高达 400MS/s,等效采样 

率 50GS/s,存储深度 1M 采样点,可提 

供 40MHz 至最高 200MHz 带宽的宽泛 

选择,VS5000 系列采用 UltraZoom 技 

术,结合16通道逻辑分析功能,可实现 

MSO 混合测试。 

RIGOL VS5000 系列虚拟数字示波 

器突破了传统示波器以硬件为主体的模 

式,将日益普及的计算机技术与传统的 

仪器仪表技术结合起来,使用户在操作 

计算机时,可以全屏幕清晰显示数据 / 

波形,可以方便灵活地完成对被测设备 

的采集、分析、判断、显示及数据存储 

等工作。 

VS5000 系列虚拟数字示波器设计 

优秀,体积小巧,净重仅 0.7kg。采用 


123

新品发布 

铝镁合金精密加工的外壳结实、耐用, 

更完全解决了普通塑料外壳抗干扰性差 

的缺点。与一些常见的工业板卡式虚拟 

仪器不同,VS5000 系列支持通用 

USB2.0 高速接口和 LAN 接口,即插即 

用,可实现远程控制,让用户的测试更 

加方便。 

124 

RIGOL 

电话:010-8070-6688 

http://www.rigol.com 

PXI Express 定时与同步控制器 

PXI Express 系统定时控制器 

PXIe-6672可以同步具有纳秒精度的多 

个 PXI Express 系统。该控制器还便于 

同步配备GPIB、VXI和其他测量和仪器 

系统的 PXI Express 系统。该系统定时 

控制器生成的高精度的 DC~105MHz 

时钟能够将仪器定时在精确的时钟频 

率上,并具有高稳定性的 TCXO 参考 

时钟。工程师可通过控制器中内外部 

时钟和触发的板载路由,完全控制PXI 

触发总线、星状触发线和系统参考时 

钟。该控制器还可用于实现单个 PXI 

Express 机箱中的复杂同步方案,是高 

通道数和高性能测试和测量应用的重 

要功能。 

NI 

电话:800-820-3622 

http://www.ni.com 


具备集成化 GPS收发器的PXI同 

步模块 

PXI-6682 能够在 GPS、IRIG 

(Inter-Range Instrumentation Group) 

和 IEEE 1588 上同步 PXI 系统。PXI- 

6682 可提供 GPS 的时间、场所和速度, 

IRIG-B 解码和 IEEE 1588 同步。该模 

块的设计针对大型物理对象(如:飞机 

和桥梁)和地理分布式系统(如:电源 

网络和加速器)中测量或事件的时间标 

记和触发。工程师还能将该模块用做 

IEEE 1588 网络中的总开关。IEEE 

1588 精度时间协议(PTP)的标准方式能 

够同步以太网上的 PXI、LXI 和其他基 

于 IEEE 1588 的设备。另外,PXI-6682 

具有完整的 PXI 系统定时控制器功能, 

包括:控制 PXI 触发总线、星状触发线 

和系统参考时钟等能力。 

NI 

电话:800-820-3622 

http://www.ni.com 

覆盖波长超过2μm的光谱分析仪 

AQ6375 光谱分析仪利用衍射光栅 

测量光谱,波长范围覆盖 1200~ 

2400nm,波长分辨率在 0.05~2.0nm 

之间,最小接收灵敏度为 -70dBm,并 

可在1s内完成对 100nm的扫描。它可以 

对主要用于环境监测领域 2μm波段半 

导体激光器进行测量,对改善近红外半 

导体激光器的性能与扩展它的应用提供 

有效帮助,从而有助于解决环境监测过 

程中测量分辨率、测量速度、可操作性 

与维护等问题。1200~2400nm 的波长 

覆盖范围使它不仅可以对激光吸收谱进 

行测量,也可以对 1310nm、1550nm 通 

信波段进行测量;不仅可以用于半导体 

激光器测量,还可以用于超连续谱(SC) 

光源的测量。 

YOKOGAWA 

电话:010-8522-1699 

http://www.yokogawa.com/cn-ysh 

台式数字万用表 

Fluke 8808A 型台式数字万用表提 

供了 5.5 位的分辨率和多种测量能力, 

它具有一个双参数显示屏,用户能够同 

时测量两个不同但相关的参数。其测量 

功能包括电压、电阻、电流和频率,其 

直流电压基本准确度为 0.01%。仪表采 

用了低阻抗输入测量电路,能够以 

100nA 的分辨率测量小于 200 μ A 的小 

电流,并且被测电路不产生负载电压。 

Fluke 8808A 的 2× 4 四线欧姆功能采 

用了专有的分隔端子插头,用户仅利用 

2 根而非 4 根测试引线即可进行四线欧 

姆测量。通过可选的 2× 4测试线,就 

可以对微型表面贴装元件进行精密的四 

线欧姆测量。 

Fluke 8808A 在前面板上提供了 6 

个专用的功能设置按键,其功能类似于 

汽车收音机上的“预选”按钮,操作人 

员可快速、简单地执行测试程序。该仪 

器提供了具有“合格 / 不合格”指示的

“高/低”限值比对模式,提供了测试一 

致性,可提高制造测试应用中的质量和 

效率。 

Fluke 

电话:010-6512-3435 

http://www.fluke.com.cn 

面向高速串行数据的13GHz测试 

方案 

该 13GHz 测试系统由 SDA13000 串 

行数据分析仪、D13000PS 有源差分探 

头和一套创新的调试和分析工具组成。 

由于 13GHz 的带宽、40GS/s 的采样率 

及 100Mpts/ch 的内存,SDA13000 可 

以在开发过程中调试极具挑战性的物理 

层问题,为针对下一代串行数据标准执 

行一致性测试提供了完美的解决方案, 

如FB-DIMM、光纤通道、SAS、SATA、 

InfiniBand 和 PCI-Express。调试工具 

包括眼图违规定位程序和ISI(码间干扰) 

曲线,可以了解哪个位或哪种位组合导 

致的错误最多;其他工具包括 PJ(周期 

性抖动)分类功能,帮助工程师了解给总 

抖动带来的周期性抖动最多的来源; 

Eye Doctor、Wavescan 和 8b/10b 解 

码和搜索等功能则进一步增强了 

SDA13000 的串行数据解决方案。 

LeCroy 

电话:010-8280-0318 

http://www.lecroy.com 

Agilent USB DAQ 家族推出更 

多独立型和模块化解决方案 

Agilent DAQ 家族集多功能 DAQ 

和数字输入 / 输出装置于一体,既可独 

立使用,也可作为模块使用。当在 

Agilent U2781A 模块化主机中使用时, 

可扩展到 384 个通道。主机能装入不同 

功能的模块,从而帮助用户实现各种装 

置和应用的同步。 

Agilent USB DAQ 家族包括: 

Agilent U2500A 系列同时采样多功能 

DAQ 装置,它最适合对相位敏感的应 

用;Agilent U2300A 系列多功能 DAQ 

装置,它提供每通道达 3Mpts/s 的高采 

样率,最适合要求电参数和物理参数测 

量的机电应用;Agilent U2100A 和 

U2600A 系列隔离数字输入/输出装置, 

它最适合与各种传感器及执行器一起工 

作,以实现完美的机器控制与自动化; 

Agilent U2781A 6槽模块化仪器主机 

为U2300、U2500 和 U2800 系列模块提 

供通道扩展;Agilent U2802A 热偶输 

入装置与 U2355A/U2356A DAQ 模块 

一起进行温度测量。 

Agilent Technologies 

电话:800-810-0189 

http://www.agilent.com 

M-Type 1GHz 示波器使设计验 

证更快捷 

新推出的这两款 M-Type 1GHz 示 

波器在 1GHz 带宽仪器中提供了极高的 

信号保真度、完整的测量功能和优异的 

原始性能。每台示波器标配完善的一系 

列分析工具,包括 WaveScan 高级搜索 

和分析功能、WaveStream 快速查看模 

式和独特的文件管理和报告编制工具 

LabNotebook。 

M-Type 示波器分成两种型号: 

新品发布 

WaveSurfer 104 MXs 和 WaveRunner 

104 MXi。WaveRunner MXi 具有 

10GS/s 的最高采样率及 12.5Mpts/ch 

的标配存储器(采用通道复用时可以达到 

25Mpts/ch);WaveSurfer MXs 在每条 

通道上提供了 5GS/s 的采样率及 

10Mpts/ch 的存储器。此外,所有 M- 

Type 示波器都兼容选配的低速串行触 

发,其解码软件可以帮助工程师使用易 

读的透明重叠图、搜索 / 放大功能和表 

格显示功能,迅速分析 I 2 C、SPI、 

UART、RS-232、CAN、LIN 和 

FlexRay 协议。 

LeCroy 

电话:010-8280-0318 

http://www.lecroy.com 

计算机及外设 

Boards & Peripherals 

PCI Express 接口高速图像采集 

卡 PCIe-RTV24 

PCIe-RTV24 是基于 PCI Express 

技术的高速图像采集卡,能提供 PCI 

Express × 1传输速度、4 通道输出,与 

现有 PCI接口完全兼容的软件层。它具 

备 4 个独立的图像处理IC,模拟方式的 

图像采集速度达到每通道每秒30帧,支 

持彩色 RGB24、RGB16 与灰阶图像数 

字输出格式,可读取一般混合式模拟彩 

色(如:PAL、NTSC)或黑白(如: 

CCIR、EIA)视讯信号,并提供 4CIF、 

CIF 及 QCIF 等图像分辨率格式,画面 

不失真。在图像功能之外,凌华 PCIe- 

RTV24 图像采集卡还提供 4 个 TTL(数 

字集成电路)输出、输入及 Watch dog 


125

新品发布 

定时器,可用于灯源控制。 

126 

凌华科技 

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宽温级微型主板 

FixBoard-800E 能够在 -40~+80℃ 

宽温级的环境中稳定运行。其支持1.8GHz 

的 Intel Pentium M uFC- 

PGA478CPU,也可搭配板载 1GHz 的 

Intel 超低电压 Celeron M CPU, 

FSB400MHz 或 1.4GHz 的 Intel 低电压 

Pentium M CPU;芯片组采用了 

Intel852GM+Intel ICH4,支持 DDR 

200/266 SDRAM,最高 1GB。 

FixBoard-800E 支持独立双显示功 

能,显示芯片为Intel852GM集成,最大 

支持 64MB UMA 显存。LCD 显示可支 

持 18/36 bit LVDS,最高分辨率为 

1400× 1050,CRT 显示可支持分辨率 

1920 × 1440。 

FixBoard-800E 带有 6 个 USB2.0 

接口,2× RS-232/422/485 接口,4× 

RS-232(通过子板 SCDB-1293),1× 

PCI,1× PC/104&PC/104Plus 接口, 

方便用户自行扩展多种外接功能组件。 

ARBOR中国 

电话:0755-8343-8567 

http://www.arborchina.com 

基于Intel Core2 Duo的ETX模块 

ETX-NR667 符合最新 ETX3.02 

规格,增加了两个 SATA 端口连接器, 

可以与早期 ETX 版本完全兼容。ETX- 

NR667 的 CPU 可以为 ULV Intel 


Celeron 或者 Intel Core2 Duo。ETX- 

NR667 具备可支持高达 2GB DDR2 内 

存模块的SODIMM插槽。图形支持功能 

包括单或双通道 24 位 LVDS,Analog 

CRT 和电视输出 (SDTV and HDTV)。 

ETX-NR667 提供一个双端口 SATA 控 

制器,同时支持一个 10/100BASE-T以 

太网络端口,一个 PATA EIDE 控制器, 

4 个 USB 2.0 端口,2 个串行端口,1 

个并行端口(SPP/ECP/EPP),1 个 PS/ 

2 键盘、鼠标,1 个 AC97 音效,以及电 

源管理功能。ETX-NR667 可以支持 

PCI 和ISA,其他嵌入式功能包含 

Watchdog 控制器,RS-232 终端以及 

CMOS EEPROM 备份,以防 BIOS 设 

定在电力不足时数据丢失。 

此外 ,E TX-NR667 可支持 

Windows XP, Windows XP 

Embedded, Linux 和 Vxworks 等软件 

平台。 

凌华科技 

电话:010-5885-8666 

http://www.adlinktech.com 

软件 

Sof tware & Tool s 

面向DSP设计的ESL综合流程技术 

DSP 软件现在可支持 FPGA 器件, 

提供高级建模和硬件抽象,能转为RTL 

的约束限制 (constraint-driven)算法综 

合,以及为性能、占用面积和多通道化 

等特性提供系统性优化功能。DSP 和 

FPGA 架构的结合有助于设计人员轻松 

快速地捕获多速率 DSP算法。DSP还适 

用于无线算法设计,数字 RF/IF 处理、 

FEC(正向纠错)与数字多媒体(音频 

和视频)加密以及高性能计算等开发 

FPGA 应用。DSP 的矢量支持功能可显 

著简化多通道无线算法,以及 MIMO、 

视频、雷达和安全应用等多天线算法的 

创建。通过这些新功能,用户可以将复 

杂的无线算法 ( 例如 WiMAX、802. 

11a/b/g/n 和 DVB 等标准)快速地描 

述、验证以及实施到硬件当中。 

Synplicity 

电话:021-6426-7766 

http://www.synplicity.com 

用于高亮度LED设计的在线设计 

工具 

WEBENCH 在线设计工具可协助 

工程师快速筛选二百多款高亮度 LED。 

采用这一系统设计工具,工程师键入设 

计所要求的大小和效率,就能模拟有关 

电路的动态特性进行模拟测试,例如启 

动、稳态、脉冲宽度调制(PWM)光暗控 

制以及线路瞬态等。经过几分钟的最后 

微调之后,“建模快线”功能便会为用户 

编列一份有关 LED 系统所需的物料清 

单,而且还可快速完成包含 LED、个人 

电脑电路板、驱动器集成电路及无源元 

件在内的客户定制化模型套件。 


电话:021-5206-2288 


下一代Wind River商用级Linux 

平台 

面向嵌入式设备软件优化的下一代 

Wind River Linux 平台基于 2.6.21

Linux 内核,为用户提供一个采用 

cross-build 架构环境的基于标准的 

Linux 平台,还专门为用户提供了对 64 

位应用的支持,包括能够支持各种架构 

下用于内核和用户空间调试的工具等。 

新的 Wind River Linux 平台还增加了 

更多的 BSP(Board Support 

Packages)支持,包括用于 Wind River 

Real-Time Core for Linux 的各种 

BSP 等。新的平台发布将提供一整套适 

用于未来商用级嵌入式 Linux 参考的行 

业标准。 

Wind River 

电话:010-6439-8185 

http://www.windriver.com 

互联网收音机参考设计 

RadioPro 是一款 Wi-Fi 互联网收 

音机参考设计,它基于 UniFi 单芯片 

Wi-Fi 技术。RadioPro 无须 PC 即可通 

过Wi-Fi提供互联网无线电广播,并通 

过一个专门的互联网无线电广播门户网 

站支持 10 000多个无线电台,另外其软 

件可升级。 

RadioPro 基于 CSR 公司的两种低 

功耗芯片:一个是 UniFi,它是 CSR 公 

司的单芯片Wi-Fi解决方案;另一个是 

多媒体应用处理器(MAP),它是由 

RISC 处理器、DSP 和立体声编解码器 

高度集成的芯片。RadioPro 利用 CSR 

公司的 UniFi-1 芯片并通过 Wi-Fi 接 

入点来连接专门的互联网无线电广播门 

户网站。RadioPro的低功耗设计可使一 

块 1500mAH 的电池实现长达 25 小时的 

使用时间,从而实现真正的便携式互联 

网无线电产品。 

CSR 

Email:sales@csr.com 

http://www.csr.com 

晶圆厂设计工具包 FDK 

Cadence Virtuoso 技术有助于加速 

模拟、混合信号和 RF 器件的精确芯片 

设计。FDK 能够在设计中发挥 UMC 

65nm 工艺和 Cadence Virtuoso 平台的 

高级功能,Cadence Virtuoso 解决方案 

5 和 UMC 的 65nmRF FDK 能够对高速 

发展的IC市场中的设计师提供支持,例 

如无线通信等。这些技术为时下数字和 

混合信号设计前所未有的紧密结合提供 

了高级工艺。 

Cadence 公司 

电话:010-8287-2200 

http://www.cadence.com 

AMIS-49200参考设计和评估工 

具包 

AMIS-49200 参考设计和评估工具 

包使 Fieldbus H1 及 Profibus PA 用户 

能够将 AMIS-49200 介质连接单元 

(MAU)轻松整合进他们的设计中。 

AMIS-49200 参考设计和评估工具 

包符合基金会现场总线(FF)要求,在总 

线布线和实际测量装置之间提供物理接 

口,针对工业流程自动化应用,尤其是 

基于 FF 规格 FF-816(31.25Kb/s 物理 

层轮廓规范)的 FF H1 设备 Type 111 

和 Type 112。FF 是一种全数字双向通 

信系统,用于本质性安全传感器至计算 

机的应用。此种应用中,数据分布和传 

新品发布 

输、控制环路的完整及整合不同控制系 

统的能力非常关键。典型应用包括闭环 

连续控制、序批、高速流程自动化、信 

息整合、配方管理、数据采集、系统兼 

容及网络整合。 

AMI Semiconductor 

Email:021-5407-6116 

http://www.amis.com 

低成本的CAP可定制微控制器入 

门级开发工具包 

AT91CAP 是一种基于微控制器的 

系统级芯片,内置了高速内存,带有众 

多外设和接口以及一个金属可编程(MP) 

模块。AT91CAP9A-STK 入门包基于 

单一的 PCB 板,含有以 AT91CAP9S 

ARM926EJ-S 为基础的微控制器、 

64MB SDRAM 应用内存、512MB 

NAND 闪存、高达 8MB 的 DataFlash 

(选件),并提供支持以太网、USB 控制 

器和 USB 器件、带触屏功能的1/4 VGA 

LCD 显示屏、SD 卡,4 个模拟输入和耳 

机等的各种外部接口,以及一块作为承 

载主体的 Altera Stratix 2 EP2S15F484 

FPGA 和配套的 EPCS16 串行配置存储 

器。板卡上的 AT91CAP9S 具有 64 个通 

用 I/O 连接,而其上的 FPGA 则有两组 

64 个 I/O 的外设组件。此外 ,通过 ICE- 

JTAG 接口和 USB-Blaster-JTAG 接 

口,就可以进行调试。CAP 入门工具包 

还含有 AT73C224 和 AT73C239 芯片, 

用于电源和电池管理。 

Atmel Corporation 

电话:021-6280-9234 

http://www.atmel.com/products 


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RF - 今日电子

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