ADI [技术**精华]

只看该作者 · 2018-3-16 09:31

混合电路和模块技术简史

50 多年来，混合电路和模块技术一直在发展，现在，模块采用了 COTS (商用现成有售) 形式，为缩短设计周期、减轻过时淘汰问题以及应对 SWaP (尺寸、重量和功率) 挑战做出了重大贡献。我们来回顾一下这种技术的发展历史，探索一些对航空航天和国防行业而言非常重要的因素。
早期的混合电路
上世纪 50 年代后期，运用分立式晶体管的计算领域取得了巨大进步，但是电路板变得日益复杂了，有时有数千个互连的晶体管、二极管、电阻器和电容器。因此，需要一种解决方案来提高密度和可靠性。政府机构为尝试各种混合电路理念提供了资助。
在这一领域，军方兴趣浓厚，尤其活跃。1958 年，美国军方资助的 RCA 公司开发“微型模块”概念。这种概念采取的方法是，使用从外部配置、统一大小的立方体，以便这些立方体能够相互固定在一起。在内部，各种分立式组件的小芯片垂直叠置，在其边沿处互连。从体积上看，组件密度提高了多于双倍，可靠性则提高了 6 倍，军方很高兴，在接下来的几年中又进一步投资。根据《电子工程专辑(Electronic Engineering Times)》上的一篇**，在1962 年，一个 10 组件模块的价钱为 52 美元，大约是常规分立式 PCB 解决方案价钱的 2.5 倍。

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集成
性能
安全性
从全定制到如今的 COTS
μModule® 产品

只看该作者 · 2018-3-20 09:16

车辆跟踪系统：随时随地，尽在掌控之中

背景信息
车辆跟踪系统非常适合监视一辆汽车或整个车队。跟踪系统由自动跟踪硬件和用于收集数据 (如果需要的话，还有数据传输) 的软件组成。2015 年，全球车队管理市场的规模为 80 亿美元，预计到 2022 年将超过 220 亿美元，从 2016 年到 2023 年，年复合增长率将超过 20% (数据来源：Global Market Insights)。拉美、中东和非洲对商用车辆的需求在上升，这对车辆跟踪系统而言也是一种潜在的增长机会。在欧洲、北美等发达地区，预计物联网 (IoT) 技术与车辆的集成会促使车辆跟踪系统采用率的提高，尽管集成的高成本减缓了这一过程。此外，预计同一时期亚洲车辆跟踪市场的规模将显著增长，日本、印度和中国是起主要驱动作用的国家。这些新兴市场之所以潜力巨大，主要是因为商用车辆众多。同一时期，在拉美、中东和非洲，由于不同国家车辆采用率的上升，车辆跟踪市场预计也会有适度增长 (数据来源：Global Market Insights)。

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主动跟踪器与被动跟踪器
电池充电 IC 的设计问题
电源备份管理器
热量调节保护
穿越汽车冷车发动情况

只看该作者 · 2018-3-22 09:36

物联网(IoT)：接下来又会是什么？

物联网发展最初的技术成熟度曲线只是基于已部署和潜在传感器的数量增加。如今，我们可以展望未来，探讨一些重要的成功因素。物联网的未来趋势包括物联网应用，会给最终客户带来经济效益。还有一个趋势是电池使用寿命更长，能持续数年。在任何无线物联网监控系统中，数据传输都会消耗电力。因此，通过智能分区使感知和处理发生在边缘节点，并且通过本地决策使得(在更零星或更短的期间)数据量减小，从而为物联网系统带来显著增值。最后，未来的关键要素是安全可靠运行的能力。因此，对于成功的物联网系统来说，物联网设计的重点将转向关键性能指标，如可信传感器和系统正常运行时间。分析师预测，低成本开发系统现在正处于期望膨胀的峰值期 (Peak of inflated expectations)。我预测物联网平台将在一年内充斥大众市场，在接下来的二至五年内，差异化或专业化的高精度传感器和模拟信号链将成为主流，真正将物联网市场推向未来。

图 1a. 叠加了低成本开发板数据点的技术成熟度曲线

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优质数据的重要性
物联网系统节点和云之间分区

只看该作者 · 2018-3-26 09:40

航空电子应用中通信接口的防雷保护

简介
喷气客机遭受雷击是常见现象，大约每 1000 飞行小时就会发生一次。DO-160G 标准《机载设备的环境条件和试验程序》是航空电子硬件的环境测试标准。许多飞机制造商将 DO-160G 第 22 节“雷击感应瞬态敏感性”指定为关键系统(如导航、雷达、通信、发动机控制、热和空气控制等)的要求。飞机机身、机翼和机尾飞行控制系统、翼尖、尾翼顶端、发动机舱和起落架是最有可能被雷电击中的区域。
鲁棒的通信端口
现代航空器采用电传操纵系统进行飞行控制。电传操纵意味着飞控计算机输入或飞行员手动输入以电气方式传输到控制飞控执行器的伺服电机。这些飞控系统的通信接口可以在 RS-485 物理层上实现。飞机发动机管理控制的通信接口也可以利用 RS-485 物理层实现。飞机发动机上安装的全权数字式发动机控制 (FADEC) 系统负责监控温度、压力、燃油流量及其他参数。

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环境要求
雷电的间接影响
MILA 环境的可靠性
DO-160G 第 22 节针对商业飞机的典型防雷要求

具有增强 DO-160G EMC 鲁棒性的 RS-485
经认证的 DO-160G EMC 保护

只看该作者 · 2018-3-28 10:18

防止开关转换器输出浪涌引发的启动问题

摘要
在要求降低输出噪声的应用中，由于输出浪涌过大，开关转换器可能会遇到延迟启动的问题，或者可能根本无法启动。输出滤波器设计不当引起的输出浪涌电流及其影响，可以通过增加软启动时间、提高开关频率或减小输出电容来降低。本文介绍一些实用设计考虑事项，以防止输出浪涌过大引发启动问题。
简介
许多开关转换器设计是由严苛的输出噪声要求驱动的。对低输出噪声的需求促使设计人员加大输出滤波，例如在输出端使用多个电容。随着输出轨上电容的增加，过大浪涌电流可能会给启动过程造成问题，导致电感饱和或损坏功率开关。
不同于开关控制器，单片开关稳压器的功率开关在芯片内部。这对于负载点开关转换器应用而言是一种理想方法，因为它具有更小的 PCB 尺寸和更好的栅极驱动电路设计等优点。这意味着，为了避免损坏开关和稳压器芯片本身，过流保护是必须的。双通道、高性能 DC-DC 单芯片开关稳压器 ADP5070 就是一个例子，如图 1 所示。

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过流保护方案
恒流限流
折返限流
打嗝模式限流
开关变换器中的电感电流
电感平均电流

只看该作者 · 2018-3-30 09:37

下一代线路传感器：采集电能、互联、减少维护工作量简介
在能源格局不断变化的今天，停电仍会引起企业关键运营的中断，例如生产流程，从而造成巨额损失。此外，某些老旧的电网设备仍在全世界运行，而在有些地区，用电风暴变得越来越常见。面对这些严峻挑战，电力公司可采取多种方法来应对未来服务中断的风险，包括实现配电网络的现代化、分布式配电网络、雇佣更多线路维修人员等。由于存在不同程度的成本、技术风险和社会效益问题，所有这些方法都很复杂，难以评估。
电力公司最近关注的重点措施是安排、雇佣、培训更多线路维修人员来改善停电响应，为客户提供更好的服务。但在世界的许多地方，劳动力老龄化已是众所周知的难题，越来越难以找到技术熟练的劳动力来填补线路人员缺口。为应对停电时间延长、客户不满意以及可能的政府干预等问题，电力公司需要更好的解决方案。如果能够提高线路人员的工作效率，使他们缩短搜索断线的时间，而把更多时间分配给实际的维修工作和高优先级的维护任务，以上问题无疑将得到很大改善。

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在电网节点捕获数据是关键
下一代线路传感器：采集电能、互联、减少维护工作量
通过更先进的电源管理改善故障指示器
大数据分析成为可能，以实现更高的能源智能

只看该作者 · 2018-4-3 09:48

数字隔离器可应用在本质安全应用中

对于设备信号输入和输出方面的困难，本质安全 (IS) 设备设计师了然于胸。有些新技术拥有诱人的特性，可以使设计变得更小、更简单、功耗更低、速度更快或者四者兼而有之，但是由于 IS 安全标准的要求，我们根本不知道能否以及如何使用它们。
简介
如果你并不熟悉本质安全 (IS)，相关术语和概念可能使你不知所措。本质安全似乎是一个独立的电子设计世界，需要一些时间才能了解相关的术语和世界观(此处为双关义)。我们先来回顾一下本质安全隔离器组件背后的主要概念。本质安全就是关于易燃环境和粉尘的安全问题。主要概念是要从设计上确保不因能量产生火花，保证在可以设想的每一种故障场景下，绝缘机制都能安然无恙。IEC 60079-11 中规定的全部测试和设计要求其实都是为了实现这两个目标。该标准实现安全的方式是对表面沿线的厚度、距离等绝缘属性提出强制性规定。这是实现绝缘安全的常用方法，但所选安全裕度比 IEC 标准的典型做法要保守得多。

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IEC60079-11 的要求
容错
额定瞬态电压
绝缘距离
隔离器特性
实例，ADI ADuM144x 四通道隔离器

只看该作者 · 2018-4-8 09:01

利用噪声频谱密度评估软件定义系统中的ADC

不断丰富的高速和极高速ADC以及数字处理产品正使过采样成为宽带和射频系统的实用架构方法。半导体技术进步为提升速度以及降低成本做出了诸多贡献(比如价格、功耗和电路板面积)，让系统设计人员得以探索转换和处理信号的各种方法——无论使用具有平坦噪声频谱密度的宽带转换器，或是使用在目标频段内具有高动态范围的带限Σ-Δ型转换器。这些技术改变了设计工程师对信号处理的认识，以及他们定义产品规格的方式。
噪声频谱密度(NSD)及其在目标频段内的分布,能够让其在数据转换过程中更好的被滤除.。
比较在不同速度下工作的系统，或者查看软件定义系统如何处理不同带宽的信号时，噪声频谱密度(NSD)可以说比信噪比(SNR)更为有用。它不能取代其他规格，但会是分析工具箱中的一个有用参数指标。

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我的目标频段内有多少噪声?
将SNR和采样速率转换为噪声频谱密度
NSD进入视野
过采样替代方法

只看该作者 · 2018-4-10 09:09

低 EMI/EMC 开关转换器简化 ADAS 设计

ADAS 是高级驾驶员辅助系统的英文缩写，它在当今许多新型汽车和卡车中很常见。此类系统通常有助于安全驾驶;当检测到周围物体(例如不遵守交通规则的行人、骑车人，甚至有其他车辆位于不安全的行驶轨迹上)构成风险时，系统可以向驾驶员提供警报!此外，这些系统通常提供自适应巡航控制、盲点检测、车道偏离警告、驾驶员困倦监控、自动制动、牵引控制和夜视等动态特性。因此，消费者对安全性日益增强的重视、对驾驶舒适性的要求以及政府安全法规的不断增加，是未来十年后半时期汽车 ADAS 的主要增长动力。
这种增长对行业来说并不是没有挑战，包括价格压力、通货膨胀、复杂性和系统测试的困难性。此外，欧洲汽车行业是最具创新性的汽车市场之一，这点不足为奇，ADAS 的市场渗透率和客户接受度均有重大突破。不过，美国和日本汽车制造商也不甘落后。最终目标是实现无需人类在方向盘后面干预的自动驾驶!

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系统难题
低 EMI 辐射的高电压 DC-DC 转换器

只看该作者 · 2018-4-12 09:15

本帖最后由 21ic子站宣传员于 2018-4-16 09:49 编辑

无线传感器节点能够利用温度梯度来供电而无需电池背景信息
用于测量和控制用途的超低功率无线传感器节点 (WSN) 在激增，传感器技术在进步，因此有可能产生由本地环境能源而不是主电池或辅助电池供电的完全自主型系统。用环境能源或“免费”能源给 WSN 供电很有吸引力，因为这种能源能对电池起到了补充作用，也可不再需要电池或导线。在电池更换或维护不方便、需要大量人手且成本很高时，这是个明显的优势。
完全没有导线，也使得很容易大规模扩展监测和控制系统。能量收集无线传感器系统在多种多样的领域简化了安装和维护，包括资产跟踪、结构健康度监测 (桥梁、管道、铁路、公路等) 以及农业和工程自动化 (过程控制、机器健康度检测等)。
最著名的能量收集系统是大型太阳能电池板和风力发电机，这两种系统已经成为电网的主要替代能源系统。但小型嵌入式设备必须依靠可从光、振动、热甚至生物源获得毫瓦级能量的能量收集系统。能量收集设备越接近满足嵌入式系统的总体能量需求，嵌入式系统就越接近不用电池而自主运行。从任何环境能源收集的能量都可轻而易举地用于远程应用，只要这种自然能源基本上是取之不尽的，能量收集电源替代有线电源甚至电池的吸引力已经变得越来越大了。“免费”能源一旦确定了特性并正确部署，在最终应用的工作寿命期内就可免于维护并一直可用。

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能量收集应用
常见的可收集能量
无线传感器解决方案
一切都归结为占空比
能量收集 IC 解决方案

只看该作者 · 2018-4-16 10:00

72V 混合式 DC/DC 方案使中间总线转换器尺寸锐减 50%

背景资讯
大多数中间总线转换器 (IBC) 使用一个体积庞大的电源变压器来提供从输入至输出的隔离。另外，它们一般还需要一个用于输出滤波的电感器。此类转换器常用于数据通信、电信和医疗分布式电源架构。这些 IBC 可由众多供应商提供，而且通常可放置于业界标准的 1/16、1/8 和 1/4 砖占板面积之内。典型的 IBC 具有一个 48V 或 54V 的标称输入电压，并产生一个介于 5V 至 12V 之间的较低中间电压以及从几百 W 至几 kW 的输出功率级别。中间总线电压用作负载点稳压器的输入，将负责给 FPGA、微处理器、ASIC、I/O 和其他低电压下游器件供电。
然而，在被称为 “48V Direct” 的许多新型应用中，IBC 中无需隔离，这是因为上游 48V 或 54V 输入已经与危险的 AC 电源进行了隔离。在很多应用中，热插拔前端设备需要使用一个非隔离式 IBC。因此，在许多新型应用中设计了内置的非隔离式 IBC，从而显著地缩减了解决方案尺寸和成本，同时还提高了工作效率并提供了设计灵活性。图 1 示出了一种典型的分布式电源架构。

图 1：典型的分布式电源架构

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一种新方法
新型高效率转换器
电容器预平衡
主控制环路
结论

只看该作者 · 2018-4-19 09:24

低温运行、144W、4 x 40A μModule POL 稳压器

引言
LTM4636 是一款能提供 40A 的 μModule® 稳压器，其采用 3D 封装技术，即旨在保持其低温运行的组件级封装 (component-on-package，CoP)，见图 1。该器件的主体是模制的 16mm x 16mm x 1.91mm BGA 封装，在封装顶部叠置了一个电感器以使其暴露在冷却气流中。总体封装高度为 7.16mm。
除了从顶部通过裸露式电感器散热之外，LTM4636 还可以高效率地通过 144 个 BGA 焊球将热量传递到 PCB，这些焊球被分配给流有大电流的 GND、VIN 和 VOUT。

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160A 设计
并联运行的 4 个 LTM4636 之间能精准均流

只看该作者 · 2018-4-20 10:35

使用 ADM2795E 实现恶劣工业环境中的隔离 RS-485 通信接口的系统级 EMC 解决方案

简介
ADM2795E 是一款 5 kV rms 信号隔离 RS-485 收发器，其集成 ADI 公司的 iCoupler® 技术，将 RS-485 收发器和国际电工委员会 (IEC) 电磁兼容性 (EMC) 保护集成于单封装中。ADM2795E 适用于恶劣工业环境中面临着多种威胁的 RS-485 通信接口，这些威胁可能干扰通信或导致永久性损坏。工业自动化可编程逻辑控制器 (PLC) 通信端口通常使用 RS-485 接口，这些端口可能经受较大的共模噪声、接地电位差、接线错误和高压瞬变，如静电放电 (ESD)、电快速瞬变 (EFT) 和雷电浪涌。工业自动化的系统级 IEC 标准(如 IEC 61131-2) 规定了多种 IEC ESD、EFT 和浪涌保护级别以及对辐射、传导和磁场干扰的抗扰度。
经认证的 IEC EMC 性能概述
ADM2795E 可提供完整的系统级解决方案，该方案符合 IEC 61000 浪涌、EFT 和 ESD 标准以及对传导、辐射和磁场干扰的抗扰度，这些干扰在工业环境中很常见。隔离鲁棒性和 EMC 保护的集成大幅节省了印刷电路板 (PCB) 空间，以供通信端口接口使用。ADM2795E 还集成了全面的 ±42 V 高压故障保护。

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IEC ESD、EFT 和浪涌保护
静电放电
电快速瞬变
浪涌
IEC 61000-4-3 辐射射频抗扰度

只看该作者 · 2018-4-23 10:39

为应用选择最合适的 MEMS 加速度计——第二部分

简介
为应用选择最合适的加速度计可能并不容易，因为来自不同制造商的数据手册可能大相径庭，让人难以确定最为重要的技术指标是什么。在本文第二部分，我们将从可穿戴设备、状态监控和物联网应用的角度重点讨论各项关键技术指标和特性。
可穿戴设备
关键指标：低功耗、小尺寸、旨在增强节能性能的集成特性以及可用性。
用于电池供电型可穿戴应用的加速度计的关键指标是超低功耗(通常为 μA 级)，以确保尽量延长电池寿命。其他关键指标是尺寸和集成的特性，比如备用 ADC 通道和深度 FIFO，其作用是增进终端应用的电源管理和功能性。由于这些原因，可穿戴应用中通常采用 MEMS 加速度计。表 1 所示为部分生命体征监测 (VSM) 应用及其在具体应用中的对应设置。用于可穿戴应用的加速度计通常可以对运动分类;检测自由落体;测量运动是否存在以确定是使系统上电、关断还是休眠;辅助实现数据融合，供 ECG 和其他 VSM 测量使用。同样的加速度计也用在无线传感器网络和物联网应用中，因为它们具有超低功耗的特性。

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可穿戴设备
状态监控 (CBM)
物联网/无线传感器网络
资产状况监控

只看该作者 · 2018-4-25 10:15

独特的栅极驱动应用支持高功率放大器快速开启/关闭

问：
能否在 200 ns 内开启或关闭 RF 源?

答：
在脉冲雷达应用中，从发射到接收操作的过渡期间需要快速开启/关闭高功率放大器 (HPA)。典型的转换时间目标可能小于 1 μs。传统上，这是通过漏极控制来实现的。漏极控制需要在 28 V 至 50 V 的电压下切换大电流。已知开关功率技术可以胜任这一任务，但会涉及额外的物理尺寸和电路问题。在现代相控阵天线开发中，虽然要求尽可能低的 SWaP (尺寸重量和功耗)，但希望消除与 HPA 漏极开关相关的复杂问题。
本文提出了一种独特但简单的栅极脉冲驱动电路，为快速开关 HPA 提供了另一种方法，同时消除了与漏极开关有关的电路。实测切换时间小于 200 ns，相对于 1 μs 的目标还有一些裕量。其他特性包括：解决器件间差异的偏置编程能力，保护 HPA 免受栅极电压增加影响的栅极箝位，以及用于优化脉冲上升时间的过冲补偿。

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典型漏极脉冲配置
推荐栅极脉冲电路
元件值选择如下：
实测数据
布局考虑

只看该作者 · 2018-4-26 11:24

利用中间电压提高功率转换效率

如何提高高电压输入、低电压输出的电源转换器的效率?
对于需要从高输入电压转换到极低输出电压的应用，有不同的解决方案。一个有趣的例子是从 48 V 转换到 3.3 V。这样的规格不仅在信息技术市场的服务器应用中很常见，在电信应用中同样常见。

图 1. 通过单一转换步骤将电压从 48 V 降至 3.3 V。

如果将一个降压转换器(降压器)用于此单一转换步骤，如图 1 所示，会出现小占空比的问题。占空比反映导通时间(当主开关导通时)和断开时间(当主开关断开时)之间的关系。降压转换器的占空比由以下公式定义：

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只看该作者 · 2018-4-28 10:44

深入考察电池充电状态 (SOC) 和运行状态 (SOH) 估计技术

简介

基于锂离子 (Li-ion) 电池单元的电池组广泛用于各种应用，例如：混合动力汽车 (HEV)、电动汽车 (EV)、可供日后使用的再生能源储存以及用于各种目的(电网稳定性、调峰和再生能源时移等)的电网能源储存。在这些应用中，测量电池单元的充电状态 (SOC) 非常重要。SOC 定义为可用容量(单位为 Ah)，以额定容量的百分比表示。SOC 参数可看作一个热力学量，利用它可评估电池的潜在电能。估计电池的运行状态 (SOH) 也很重要;SOH以新电池为比较标准，衡量电池储存和输送电能的能力。ADI 公司的功率控制处理器 ADSP-CM419 是处理本文所讨论的电池充电技术的处理器典范。

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电池 SOC 测量原理
技术要求
SOC 和 SOH 估计方法概述
库仑计数法
电压法
卡尔曼滤波器法

只看该作者 · 2018-5-2 09:17

车辆跟踪系统：任何时间、任何地点、任何方式

背景知识
车辆跟踪系统非常适合监控单辆车或整个车队。跟踪系统由自动跟踪硬件和数据采集软件(如果需要的话，还有数据传输)组成。2015 年全球车队管理市场规模为 80 亿美元，预计到 2022 年将超过 220 亿美元，从 2016 年至 2023 年的年均复合增长率超过 20% (资料来源：Global Market Insights)。拉丁美洲、中东和非洲等地区对商用车的需求不断增长，这也是一个潜在的增长机会。在欧洲和北美等发达地区，物联网 (IoT) 技术在车辆中的集成预计将提升车辆跟踪系统的采用率，尽管集成的高成本减缓了这一进程。此外，亚太地区车辆跟踪市场规模在预测期内预计会大幅增长，日本、印度和中国是主要推动国家。这些新兴市场潜力巨大，主要是因为它们有大量商用车。

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主动与被动跟踪器
电池充电 IC 的设计问题
备用电源管理器
热调节保护
汽车冷启动运行过程

只看该作者 · 2018-5-4 10:50

工业 4.0 对电子行业有多重要？

目前工业的数字化转型正在全面展开。几乎每个人都在使用(工业)物联网、智能工厂或信息物理(生产)系统这样的流行语。在工业强国之一的德国，它被称为 Industrie 4.0，而在世界的其他部分则被称为“工业 4.0”。
然而，似乎没有人知道它的确切含义——虽然存在各种不同的解释，但没有明确的定义。对许多人来说，迈向工业 4.0 已成为日常生活的一部分，不断的重复使得这一概念不再新鲜。尽管数字化和网络已经成为频繁使用的流行语，但对工业 4.0 的理解也毫无帮助。

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IIoT 市场有哪些新需求?
未来附加值对客户意味着什么?
犹豫的原因
新市场趋势下的适度增长

只看该作者 · 2018-5-8 14:00

集成电路的功能安全

集成电路 (IC) 是所有现代安全系统的根本。集成电路提供逻辑，控制传感器，从很大程度上看，其本身就是传感器。集成电路驱动最终元件以实现安全状态，它们是软件运行的平台。半导体内部的高集成度可以简化系统级实现，其代价是 IC 内部复杂性增加。这种集成会减少器件数量，改善系统可靠性，并为提高诊断覆盖率和缩短诊断测试间隔创造机会——所有这些都是以安全性适中为代价的 [NK1] 。有人可能会认为，由于复杂性增加，这种高集成度是一件坏事。然而，虽然集成电路复杂性提高，但在模块和系统层面上可以大大简化。令人吃惊的是，过程控制、机械、电梯、变速驱动器和有毒气体传感器都有相应的功能安全标准，但关于集成电路却没有专门的功能安全标准。相反，相关要求和知识是零散地分布在 IEC 61508 和其他 B 级、C 级标准中。本文为解读现有半导体功能安全标准提供指导。

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功能安全
标准
安全完整性等级
三项关键要求
软件

要求 2—固有可靠性