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JAI今天宣布再推出Go-X系列的12款小型机器视觉相机,支持GigE Vision连接,传输速度高达5GBASE-T5GigE)。与今年初Go-X系列发布的24款型号一样,这批新款相机配备了最新的索尼Pregius S CMOS传感器,分辨率从510万像素到2450万像素不等。

JAI004. JAI-Go-X-Series-5GigE-Models.jpg.jpg

Pregius S传感器采用背照式技术,虽然单个像元尺寸更小,但不会牺牲成像性能。JAI借助这项技术,用紧凑型的产品为用户提供更加高清的图像。Pregius S传感器的像元尺寸仅为2.74µm,这意味着新的24.5M像素的Go-X系列相机,只需要使用29mmx29mm大小的前面板和1.2英寸光学格式的C口镜头即可。相机长度为68mm

这些新型号的具体分辨率如下:

  1. 510万像素(2472x2064像素)

  2. 810万像素(2856x2848像素)

  3. 1240万像素(4128x3008像素)

  4. 1620万像素(5328x3040像素)

  5. 2030万像素(4512x4512像素)

  6. 2450万像素(5328x4608像素)

每个分辨率都有单色和彩色型号。彩色型号能够提供原生拜耳格式的图像,且内置用于输出RGB图像的5x5 “解拜耳功能。输出的格式包括8/10/12-bit 单色、8/10/12-bit拜耳或24/30/36-bitRGB格式。

这批新相机采用 5GBASE-T 接口,最大传输速率达5Gbps——能够最大程度地利用网络带宽,还有GigE Vision标准的无采集 每个分辨率都有单色和彩色型号。彩色型号能够提供原生拜耳格式的图像,且内置用于输出RGB图像的5x5 “解拜耳功能。输出的格式包括8/10/12-bit 单色、8/10/12-bit拜耳或24/30/36-bitRGB格式。

这批新相机采用 5GBASE-T 接口,最大传输速率达5Gbps——能够最大程度地利用网络带宽,还有GigE Vision标准的无采集卡连接;帧率要远超原来的1Gbps。帧率范围从24.5M像素的22 fps5.1M像素的110fps5GBASE-T支持自动协商功能——根据网络能力自动调整相机的输出,包括根据网络配置和可用带宽,选择2.5GBASE-T2.5Gbps)或1000BASE-T1Gbps)的传输速率。

新款机型全部支持Xscale功能,能灵活地做到亚像素级的缩放。Xscale替代并超越了传统binning技术。binning只能对像素进行整数倍的压缩。先进的Xscale技术,支持用浮点数来表示像素的小数部分并用来创建虚拟像素。在更换旧相机时,能够更好地实现像元尺寸、光学格式和分辨率的转换。此外,传统的“binning”只能在单色相机上使用,而Xscale在单色、拜耳或RGB格式的图像上都能使用。Xscale支持水平和垂直方向上分别独立缩放,能将新款相机2.74μm的基本像元尺寸放大到16倍。

这批新品上市,让Go-X系列的机型数增至60——包括早前推出的支持GigE Vision1000BASE-T)、CoaXPressUSB3 Vision接口的48款型号。Go-X 系列的相机,都能经受80G的冲击和10G的震动测试;且采用了已优化的散热设计,能大幅降低常见工业环境下和持续运行时的操作故障率。与先前发布的型号相同,新发布的5GBASE-T 款机型也是六年的质保期。

关于JAI

JAI是一家高品质的工业级相机制造商,我们的相机广泛应用于机器视觉、交通运输、食品饮料、航空航天、医疗和科研领域。

JAI有着丰富的高性能产品,包括逐行扫描CMOS相机,其空间分辨率高达4500万像素。JAI还开发了一系列创新的多传感器Prism-block相机,如面阵扫描和线阵扫描相机。
兼容的接口包括Camera Link®、GigE Vision®、CoaXPress和 USB3 Vision等高标准的数字技术,及SFP + 光纤传输。

JAI通过多样的方式帮助客户,包括提升产品质量和功能、降低成本、提高产量、以及提升服务质量。除了相机产品,JAI还是世界领先的特殊交通系统制造商之一。基于JAI开发的硬件和软件的解决方案,通常能与第三方产品完美集成。

www.jai.com

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全球能源结构正在向低碳化发展,绿色创新是中国实现“双碳”目标的抓手,也是促进低碳技术产业化的核心。作为RS Group旗下的全球专业全渠道工业产品和服务解决方案供应商,欧时(RS)致力于成为一家强大而可持续发展的企业,通过提供可持续的产品和解决方案,不断助力广大客户和所在社区实现低碳发展。

想要实现净零排放目标,转向可再生能源发电是关键。截至2021年,欧时67%的电力来自可再生能源,并努力在十年内达成100%的电力来自可再生能源的目标。此外,经过多年的耕耘,欧时不仅构建了全球化的供应链网络,还一直在进行交通运输碳足迹的分析。作为实现“双碳”目标的“开路先锋”,交通运输领域的节能减排承担着重要角色。通过优化物流系统,提高数字化管理能力,欧时不仅帮助客户和供应商缩短了产品交付周期,同时在运输路线上节省了约60%的碳排放。

欧时中国销售团队负责人余德宝对此表示:“一直以来,欧时都在积极践行我们的2030ESG行动计划。同时,欧时也在以创新为基石,携手供应商与合作伙伴,提供可持续产品及解决方案,给予客户充分的支持,应对低碳转型带来的挑战。”

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欧时中国销售团队负责人余德宝

目前,欧时自有品牌RS PRO已经推出了一系列能源效率解决方案,其中包括可再生能源套件、高效能源模块、太阳能逆变器等,覆盖了广泛而多样的技术和工业用途,以更高的性价比为客户提供更安全、绿色的产品。

大力发展绿色产业、优化能源结构是推动构建清洁低碳、安全高效的能源体系的要求,也是全球企业向绿色低碳化转型的必要路径。欧时将持续推出可持续技术和产品解决方案赋能绿色创新,推动产业的高质量发展,携手各方助力中国“双碳”目标的实现。

关于欧时

欧时(RS)作为RS Group旗下的贸易品牌,是一家全球专业的全渠道工业产品和服务解决方案供应商,为客户提供从设计、生产、工业设备维护和运营的安全和可持续的服务。我们为全球超过120万客户提供来自2500多家行业主流供应商的70万余种工业和电子产品、以及广泛的增值服务。我们在32个国家地区开展业务,同日订单发货量超过6万件。

我们通过创新和技术赋能产品设计,在生产阶段助力客户提高产能缩短上市时间,并在维护阶段帮助客户降低采购成本,优化库存管理,为客户提供产品全生命周期支持的同时,也提供定制化的产品和服务建议,帮助客户实现降本增效与业务增长的双重目标。

RS Group已在伦敦证券交易所上市,股票代码为RS1,截至2022年3月31日,公司年度收入为25.54亿英镑。

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博声医疗无线心电监测仪和动态心电图记录器采用 Nordic nRF52832 SoC 连接至智能手机或网关

国内生物医学企业深圳市博声医疗器械有限公司(Borsam Biomedical Instruments) 推出“无线心电监测仪”和“动态心电图记录器 - holter patch”家用心电图 (ECG)设备,可让个人用户在家中或医院从远程轻易监测自己的心脏健康状况。无线心电监测仪不需要使用一次性电极片,用户仅需用两手握住无线心电监测仪的金属电极片就可以检测心电图。动态心电图记录器专为长期佩戴使用而设计,仅使用3个一次性电极片把心电贴固定在胸前就可以测试,比传统的导联线配戴更加小巧和舒适。

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这款无线心电监测仪由 Nordic 的nRF52832 SoC助力,其带有浮点单元 (FPU)的64MHz、32 位 Arm® Cortex® M4处理器提供了充足的处理能力,可连续记录 ECG 波形数据并“实时”检测心律失常情况,而后使用Nordic 低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE) 无线连接功能将监测数据中继传送到用户智能手机的应用程序。用户可以通过应用程序查看心脏健康信息,同时,这些数据也转发到云以供患者的医生分析。动态心电图记录器则将ECG数据发送到可充当网关设备的“心电图工作站”,再通过蜂窝网络将数据中继传送到云,而无需使用智能手机。动态心电图记录器和心电图工作站均采用 Nordic 的 nRF52832 SoC,以实现设备之间的低功耗蓝牙无线连接。

博声医疗器械副总经理高雁表示:“心电图设备必须检测出任何心律失常和心肌缺血情况,然而,常规体表心电图检查不一定能够轻易发现这些状况。为了确保产品能够进行足够精密的检测,我们采用了高精度心电采集芯片和导电性极佳的金属电极片。我们的设备通过皮肤接触来采集患者的ECG信号,并采用高采样率以确保心电波形数据完整无失真。”

nRF52832 SoC提供计算处理能力以监管ECG 采集芯片,这要归功于该器件功能强大的Arm 处理器和大容量 256/512 KB 闪存及32/64 KB RAM,以及能够评估 ECG 数据及异常状况的分析软件,可以识别心率变异、心率休克、睡眠呼吸暂停综合征和起搏器功能等等。

无线心电监测仪使用3.7V、230 mAh 锂电池供电,在满电情况下可以连续工作约 24 小时。动态心电图记录器使用一颗7号干电池供电,在满电情况下可以连续工作五天时间。这要归功于 nRF52832的低功耗特性,其全自动电源管理系统和2.4 GHz 无线电的 5.5 mA 峰值 RX/TX 电流性能可将功耗减至最低。

高副总经理表示:“由于这两款产品既是便携式设备又是可穿戴设备,并且具有高功耗需求,因此我们必需尽可能延长电池使用寿命。Nordic SoC具有全自动电源管理系统,因而成为了理想选择。”

“此外,我们使用 Nordic SDK创建应用程序以促进开发工作。在整个开发过程中,Nordic提供了大量非常宝贵的在线参考信息,使我们事半功倍。”

关于深圳市博声医疗器械有限公司

https://www.bioxtime.com/index.html

关于Nordic Semiconductor

Nordic Semiconductor是一家挪威无晶圆厂半导体企业,专业提供助力物联网(IoT)的无线通信技术。Nordic成立于1983年,在全球范围拥有1000多名员工。Nordic 是 ANT+联盟、蓝牙技术联盟(SIG)、Thread Group、Zigbee联盟、Wi-Fi联盟和全球移动通信系统协会(GSMA)的成员。借助低功耗蓝牙解决方案Nordic开创了超低功耗的无线通信技术,这使我们成为全球市场领导者。在技术范围方面,补充了ANT+、Thread和Zigbee技术,并于 2018 年推出了紧凑型低功耗LTE-M/NB-IoT蜂窝物联网解决方案,以扩大物联网的渗透率。2021年我们在产品组合中进一步补充了Wi-Fi技术。

我们向用户提供开发工具支持的领先无线技术,这些技术使得设计人员免受RF技术复杂性的影响,可让任何有想法的人能够创建基于 IoT 平台的创新产品。现今,我们屡获殊荣的、高性能且易于设计的低功耗蓝牙解决方案被世界各大领先品牌用于各种产品中,包括无线PC外设、游戏、运动和健身、手机配件、消费电子、玩具、医疗保健和自动化产品。

要了解更多信息,请访问:www.nordicsemi.com/About-us

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作者:ADI系统应用工程事业部工程师Richard Anslow和ADI现场技术主管Chris Murphy

由IEEE制定的新型单对以太网(SPE)或10BASE-T1L物理层标准,为传输设备运行状况信息实施状态监测(CbM)应用提供了新的连接解决方案。SPE提供共享电源和高带宽数据架构,可通过低成本双线电缆在超过1000米的距离实现10Mbps数据和电源的共享。

ADI公司设计了业界首款10BASE-T1L MAC-PHY(ADIN1110)一款集成MAC的单对以太网收发器,它使用简单的SPI总线与嵌入式微控制器通信,可降低传感器的功耗并减少固件开发时间。

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1.10BASE-T1L单对以太网状态监测(振动)传感器原型

在本文中,将了解如何设计一款体型小巧但功能强大的传感器,如图1所示。本文将介绍:

  • 如何设计小型共享数据和电源通信接口

  • 如何为传感器设计超低噪声电源

  • 微控制器和软件架构选择

  • 选择合适的MEMS振动传感器

  • 集成数字硬件设计和机械外壳

  • 电脑上的数据采集UI示例

如何设计小型共享数据和电源通信接口

什么是PoDL

电源和数据通过电感电容网络分布在单对双绞线上,具体如图2所示。高频数据通过串联电容与数据线路耦合,同时保护ADIN1100 10BASE-T1L PHY免受直流母线电压影响,如图2(a)所示。图2所示为通过连接至数据线路的耦合电感连接到PSE(供电设备)控制器的电源。如图2(b)所示,24VDC电源对交流数据总线实施偏置。在图2(c)中,PSE和PD(受电器件)之间的电流路径显示为IPWR,使用CbM传感器节点上的耦合电感从线路中提取电源。

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2.共享电源和数据线(PoDL)的基本原理

为防止极性电缆安装错误(例如,将PSE PHY的24VDC错接到PD PHY的0VDC),建议使用桥式整流二极管。为了确保EMC稳定性,需使用工作电压大于24VDC的TVS二极管。如果传感器硬件设计体积较大,还可以使用其他EMC元件(例如在信号线上配置高压电容)。

使用所有这些元件设计小型PoDL电路可能并不那么简单,但幸运的是,大多数供应商都针对整流二极管、TVS二极管和无源元件提供具有尺寸优势的解决方案。通常,必须选择具有超低电容的元件,尽可能地减少信号失真。建议耦合电感和电容分别为220µH和220nF,但在仿真或测试中可以采用更大的值以留出设计裕量。表1列出了可用于传感器设计的一系列小尺寸元件。

1.适用于小型传感器设计PoDL接口的元件

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如何设计小型PoDL电路?

图2中包含耦合电感和串联电容,这些是PoDL工作所需的基本元件。此外,还需使用其他元件以确保稳定性和容错性。

由于PoDL耦合电感属于非理想元件,因此会发生一定程度的差模至共模转换。这种共模噪声会降低信号质量。将共模扼流圈连接到靠近电缆连接器的位置有助于减轻这种非理想特性,并保护设计免受电缆共模噪声的影响。还需要检查共模扼流圈载流量和DCR,确保其能够为传感器提供足够的功率。

耦合电感的额定电流需要满足或超过远程供电MEMS传感器节点的总电流要求。LPD5030-224MRB的额定电流至少为240mA,大大超过了10BASE-T1L传感器节点的要求。由于额定电流要求相对较低,因此可以减小电感尺寸。表2显示,4.8mm × 4.8mm LPD5030-224MRB是满足10BASE-T1L链路要求的最小元件。

2.功率电感——对封装尺寸的限制

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如何检查PoDL电路是否能够正常工作?

用于10BASE-T1LIEEE 802.3cg-2019标准中概述了PHY要满足的电气规格,包括电压电平、时序抖动、功率谱密度、回波损耗和信号下降(衰减)。PoDL电路会对通信通道产生影响,其中回波损耗和信号衰减(或下降)是两个重要因素。

回波损耗可以衡量网络上因电缆链路各处阻抗不匹配而产生的信号反射。回波损耗以分贝为单位,对于10BASE-T1L中采用的高数据速率或长电缆距离(1700m)通信尤为重要。图3(基于Graber1的工作)显示了单对以太网(SPE) 10BASE-T1L标准(10SPE)物理层或MDI的LTspice®仿真电路。该仿真电路针对ADI公司的ADIN1110或ADIN1100 10BASE-T1L以太网PHY/MAC-PHY采用100Ω±10%端接电阻。信号耦合电容、功率耦合电感、共模扼流圈和其他EMC保护元件均进行建模仿真。功率耦合电感标称值为1000µH,相当于两个220µH的双绕组电感(880µH加上裕量)。对于某些元件,使用LTspice蒙特卡罗语法添加建议的元件值和容差范围。图4显示了相应的蒙特卡罗仿真波形和使用LTspice添加的限值线。所选元件和容差将满足回波损耗掩模规格。

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3.使用LTspice蒙特卡罗函数进行的MDI回波损耗仿真

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4.蒙特卡罗仿真波形

如何设计超低噪声电源

有线状态监测传感器具有严格的抗扰度要求。对于铁路、自动化和重工业(例如纸浆和纸张加工)的状态监测,振动传感器解决方案需要输出低于1mV的噪声,以避免在数据采集/控制器处触发错误的振动水平。这意味着电源设计向测量电路(MEMS信号链)输出的噪声必须非常低(低输出纹波)。MEMS传感器的电源设计还必须具备抗干扰能力,不受共享电源和数据线上耦合噪声的影响(高PSRR)。

要确保MEMS传感器能够检测到极小的振动,需要使用极低噪声电源。ADXL1002MEMS加速度计的输出电压噪声密度规格为25μg√Hz。在正常工作期间,MEMS电源需要满足或超过此规格,以避免降低传感器的性能。

有线CbM传感器通常由24VDC至30VDC电源供电,需使用具有高输入范围和高效率的降压转换器,以尽可能地降低功耗并提升传感器的长期可靠性。由于具有非理想容性负载,降压转换器的电压纹波可能有几十毫伏,不适合为3V/5V MEMS传感器供电。使用共模扼流圈或大容量电容可以减小降压输出纹波电压。但在降压输出端需要使用一个超低噪声LDO稳压器,以确保为MEMS传感器提供只有微伏级噪声的电源。

10BASE-T1L传感器原型供电

图5显示了数字有线MEMS传感器的一种电源设计。其中的LT8618专为工业传感器设计,具有以下特性:

  • 宽输入范围高达60V

  • 低输出电流100mA

  • 效率高达90%

  • 微型2mm × 2mm LQFN封装

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5.数字有线MEMS传感器的电源设计

图5显示LT8618具有24VDC输入,可调节至3.7V后输入LT3042,从而为MEMS传感器电路提供3.3V电源。

LT3042是一款高性能、超低噪声LDO稳压器,具有以下特性:

  • 0.8µV rms时提供超低有效值噪声(10Hz至100kHz)

  • 超高PSRR(1MHz时为79dB)

  • 微型3mm × 3mm DFN封装

如何使用LTspice获得出色的EMC仿真结果 - 1部分”一文详细介绍了LTspice仿真电路,并讨论了LT8618和LT3042的EMC性能。此文中的图19和图20显示了在LT3042输入端施加EMC干扰时的仿真结果。结果表明,即使LT3042的输入端存在1V p-p EMC干扰,其电压纹波也小于200µV。

集成数字硬件设计和机械外壳

MEMS振动传感器的封装采用钢材或铝材外壳,能够牢固连接在受监控设备上,并提供防水和防尘性能(IP67)。对于振动传感器,外壳的固有频率必须大于由MEMS传感器测量的所施加振动负载的固有频率。

ADXL1002 MEMS的频率响应曲线如图6所示。ADXL1002的3dB带宽为11kHz,谐振频率为21kHz。用于封装ADXL1002的保护外壳在灵敏度轴上需要具有21kHz或更高的一阶固有频率。同样,在设计三轴传感器时,需在垂直方向和径向分析机械外壳的固有频率。

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6.MEMS和机械外壳频率响应的设计目标

在模态激振器上对传感器原型进行测试,该模态激振器提供了一个受控环境,可设置振动试验电压和扫描频率。传感器频率响应的测试结果应与图6所示的MEMS传感器信息相吻合。

模态分析

模态分析是一种便于充分了解外壳振动特性的常用技术。模态分析可以提供设计的固有频率和正常模式(相对变形)。对结构的模态响应进行仿真可使用基于ANSYS或类似程序的有限元方法(FEM),这样有助于优化设计和减少传感器原型制作的迭代次数。

方程1是单自由度系统模态分析控制方程的简化形式。固有频率与外壳设计的质量矩阵(M)和刚度矩阵(K)有关。方程1提供了一种简单、直观的设计评估方法。如果降低传感器外壳的高度,刚度增大,质量减小,因此,固有频率提高。此外,如果增加外壳的高度,刚度减小,质量增大,固有频率随之降低。

大多数设计都具有多个自由度。有些设计具有数百自由度。利用有限元方法可以快速得出方程1的计算结果,如果采用手动计算则非常耗费时间。

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当使用ANSYS模态进行仿真时,固有频率和模式参与因子(MPF)均由求解器输出。MPF用于确定哪些固有频率对于您的设计最为重要。如果MPF相对较高,则意味着设计中可能存在某个特定频率的问题。表3中的示例表明,在仿真中预测到x轴的固有频率为500Hz时,模式为弱激励,不太可能成为问题。在外壳x轴激励800Hz强模式时,如果MEMS敏感轴的方向和外壳x轴的方向一致,这将是个问题。但是,如果设计人员将MEMS传感器PCB的方向定位在外壳的z轴上测量,那么这个x轴的800Hz强模式可能无关紧要。

3.固有频率(Freq, Hz)、模式参与因子(MPF)和相关轴

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10BASE-T1L传感器原型的模态分析

如何利用模态分析设计出色的振动传感器外壳”一文中详细概述了模态分析。ANSYS作为一种先进高效的工具,可用于分析结构的模态响应,此外了解基础方程将有助于设计。基础方程表明,外壳固有频率会受到材料选择和几何形状的影响。与矩形相比,圆柱形的横截面积更大,其设计更有助于在所有轴上实现更高的刚度和固有频率。与圆柱形相比,矩形提供更多的传感器安装方向和设备连接选项。相关示例和仿真结果请参阅此文。

10BASE-T1L传感器原型采用带宽为1kHz的三轴MEMS传感器(ADXL357),其设计目标是构建一款支持1kHz以上带宽的外壳。首先构建了一个矩形外壳设计(如图7所示),然后使用ANSYS进行仿真。表4显示了仿真结果,其中固有频率和模式参与因子表明所有三个轴上的带宽至少为6kHz。该设计在x轴表面末端使用M6凸耳。使用这些连接点将确保牢固的设备连接和出色的模态性能。

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7.ADXL357三轴MEMS传感器和ADIN1110 10BASE-T1L MAC-PHY电路的外壳

4.10BASE-T1L传感器原型的固有频率(Freq, Hz)、模式参与因子(MPF)和相关轴

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选择合适的MEMS振动传感器

选择加速度计时,需要注意哪些规格?

虽然目前没有任何官方标准可用于振动传感器的分类,但可以通过这些传感器的有效分辨率划分其类别,如图8所示。很明显,MEMS加速度计的覆盖区域比压电传感器更小。MEMS加速度计适用于许多特定应用领域,例如安全气囊碰撞检测、车辆倾翻检测、机械臂定位、平台稳定、精确倾斜检测等等。MEMS制造商在几年前才开发出足以与IEPE振动传感器抗衡的传感器,因此该技术仍处于起步阶段,有线状态监测(CbM)装置的覆盖范围较小,如图8左侧所示。然而,随着越来越多的MEMS供应商投资开发状态监测振动传感器解决方案,预计未来几年覆盖范围会有所扩增。

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8.适合有线应用的MEMS和压电传感器系列

MEMS传感器的很多优势逐渐在振动传感器领域产生重大影响。例如,市场上绝大多数MEMS传感器都具有以下特点:三轴、集成ADC、数字滤波、出色的线性度、低成本和低重量,并且尺寸小于压电传感器或IEPE/ICP传感器,如表5所示。虽然对于非常关键的设备仍会继续使用IEPE传感器,但维护和设施管理人员也在寻求从非关键设备中获取更深入的见解,以提高生产力、效率和可持续性,尽可能地减少计划外停机时间并延长设备的使用寿命。在这种情况下,将会使用成本和性能较低的传感器(无论是MEMS还是IEPE),这就产生了一个问题:具有出色的噪声和带宽性能的单轴IEPE传感器与三轴MEMS传感器相比,前者是否始终是更好的选择?

5.不同的加速度计类型和最重要的设计规格

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  • 三轴MEMS传感器与IEPE振动传感器相比如何?

测试人员对三轴MEMS加速度计以绝对可信度识别特定故障的效果进行了大量测试,通常性能更高的单轴或双轴IEPE振动传感器无法检测到这些特定故障,测试结果如表6所示。除非在安装前采取某些措施了解特定异常,否则单轴振动传感器无法绝对肯定地检测到轴弯曲、偏心转子、轴承问题和转子翘起等故障。当只有单轴振动传感器可用时,可能需要使用其他CbM传感器(例如电机电流或磁场传感器)来更可靠地识别某些故障。

在具有出色噪声和带宽性能的单轴传感器与三轴传感之间需要权衡取舍,这些额外的轴可以缓解安装位置的难题,因为可以全面检测到垂直、水平和轴向振动,并提供设备运作情况的深入洞察。根据表6中所示的结果,虽然单轴传感器与三轴MEMS传感器相比具有更出色的噪声和带宽性能,但如果不重定向和重新测试,也无法可靠地识别大多数故障。

6.三轴MEMS加速度计检测到的常见机器故障的故障频率特征汇总

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  • 市场上还有哪些其它振动传感器产品?它们的比较情况如何?

那么,三轴MEMS传感器如何适应振动传感器的频谱呢?图9显示了目前市场上的MEMS振动传感器(基于噪声与带宽)概况。其中标出IEPE传感器以供参考,并且突出显示MEMS传感器在振动传感器频谱中的确切位置。很明显,不同类型的MEMS传感器自然会形成集群,可以利用其来分配潜在的应用。例如,将成本最低的传感器(MEMS三轴)用于关键度较低的设备,而将成本最高的传感器(IEPE)用于关键度最高的设备。单轴IEPE传感器已投入使用了几十年,涵盖从低到高的所有关键应用,并且在成本和性能方面都广为大众接受,如图9所示。很容易看出,三轴IEPE传感器具有与三轴MEMS传感器相似的性能,但其成本却高得多。对于低关键度设备集群,使用成本高昂的三轴IEPE传感器不太可行,而这进一步体现了一点:三轴MEMS传感器在噪声和带宽性能方面可与某些三轴IEPE传感器媲美。

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9.振动传感器分为三轴MEMSIEPE以及单轴MEMSIEPE进行比较

哪种传感器最适合可部署单对以太网状态监测传感器?为什么?

可部署的单对以太网状态监测传感器起初是为了容纳振动传感器而设计,但系统架构允许使用多种类型(如温度、压力、声音、位置等)的传感器,无论是模拟输出还是数字输出,只需对微控制器固件进行少量更改。振动传感器必须采用具有高集成度(放大器、ADC)的小型数字输出(SPI或I2C)传感器,以满足可部署单对以太网状态监测传感器的尺寸和性能要求。根据表5所示的规格选择了一款三轴数字输出MEMS加速度计。

用低噪声三轴传感器代替噪声更低、带宽更宽的单轴MEMS传感器,可以提供更多诊断见解(三轴与单轴)并缓解单轴传感器带来的安装难题。下一个关键考虑因素是功耗。ADXL357在IP6x模块内部产生的自热效应明显小于其他传感器,因为ADXL357不需要ADC或运算放大器,从而也可减小整体解决方案的尺寸并降低BOM成本。小尺寸解决方案利于打造小巧的机械外壳并确保出色的模态频率性能,如模态分析部分所述。

具有更高性能的宽带宽(11kHz至23kHz)单轴MEMS传感器(例如分辨率高达14位的ADXL100x系列)支持无缝集成,但可能需使用外部ADC来保持性能,因为大多数低功耗微控制器仅集成12位ADC。然而,如果使用合适的微控制器通过过采样和抽取技术将分辨率提高到12位以上,也可以将单轴模拟输出MEMS加速度计轻松集成到现有系统中。请注意,如果所需的分辨率高于13位,则必须使用模拟输出MEMS或IEPE传感器,如表7所示。

7.高性能MEMS传感器与IEPE传感器进行比较

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微控制器和软件架构选择

图10显示了一个简单的基于振动传感器的MQTT架构,图11显示了可部署单对以太网状态监测传感器连接到个人电脑或树莓派的简化方框图。MQTT(消息队列遥测传输)是用于物联网的轻型消息传输协议,允许网络客户端在低带宽环境中分发遥测数据。将MQTT归为轻型的原因是其消息的代码占用空间很小。这种发布与订阅消息传输模式非常适合以较小代码占用量和网络带宽连接远程设备。MQTT广泛用于石油和天然气、汽车、电信和制造业等众多行业领域。发布者发送消息,订阅者接收其关注的消息。代理将消息从发布者传递给订阅者。某些MQTT代理能够处理数百万个同时连接的MQTT客户端,利用这一点,许多传感器可以连接到一个SPE设备,从而创建一个传感器数据管道,如图10所示。发布者和订阅者都是MQTT客户端,只能与MQTT代理进行通信。MQTT客户端可以是Arduino、树莓派、ESP32等任何设备,也可以是Node-RED或MQTTfx等应用程序。

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10.简单的MQTT发布/订阅架构

图11中的前四个模块由传感器、微控制器、MAC-PHY和媒体转换器组成。该传感器是一款可以检测振动的数字输出三轴MEMS传感器。从ADXL357读取数据可采用任何带有SPI接口的标准低功耗微控制器,如MAX78000或MAX32670。MAX78000具有额外优势,可通过内置卷积神经网络(CNN)硬件加速器提供超低功耗边缘AI处理功能。

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11.可部署单对以太网状态监测传感器框图

将测量的振动数据放入MQTT主题中,以便再次通过SPI传输到MAC-PHY。可使用低成本的Cortex®-M4微控制器通过SPI读/写ADIN1110 MAC-PHY,以启用各种模式和配置,如“打开”或“关闭”PoDL、T1L专用、主节点或子节点、1V或2.4V。ADIN1110将MQTT数据主题转换为10BASE-T1L格式,并通过300m长的IP67级电缆传送,具有先进的屏蔽特性,可在1700m内保持稳健的性能。然后,媒体转换器将数据从10BASE-T1L转换为10BASE-T格式,以便PC或树莓派解译数据,然后进行处理和显示。

ADIN1110 10BASE-T1L MAC-PHY

ADIN1110是一款面向工业应用的稳健型单端口低功耗10BASE-T1L以太网MAC-PHY收发器。ADIN1110具有集成的MAC接口,可通过SPI与各种主机控制器直接连接。该SPI通信通道可使用低功耗处理器,无需集成MAC,整体系统级功耗非常低。ADIN1110设计用于楼宇、工厂和过程自动化中部署的边缘节点传感器和现场仪表。该器件采用1.8V或3.3V单电源轨供电,支持1.0V和2.4V幅度工作模式和外部端接电阻,支持在本安型环境中使用。ADIN1110支持可编程发射电平、外部端接电阻和独立的接收和发送引脚,适合各种本质安全应用。

以太网至现场或边缘的愿景是将所有传感器和执行器连接到一个融合IT/OT网络。由于其中一些传感器受功率和空间的限制,因此实现这一愿景面临系统工程方面的挑战。适用于传感器和执行器应用、具备强大内部存储功能的低功耗、超低功耗微控制器市场需求日益增长。但大多数这样的处理器都有同样的问题,那就是没有集成的以太网MAC,不支持MII、RMII或RGMII媒体独立(以太网)接口。传统的PHY无法连接到这些处理器/微控制器。

表8中显示了可部署单对以太网状态监测传感器的固件实现。

8.固件代码容量

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大多数带有足量存储器的低成本Cortex-M4微控制器都适合此应用。SPE状态监测传感器的软件架构如图13所示,它由多个元件组成,相应的框图如图12所示。微控制器可以轻松处理操作系统(FreeRTOS)和MQTT库,以及轻型IP协议栈或lwIP。lwIP是TCP/IP协议套件的小型独立开源实现,旨在减少RAM占用,同时仍提供全面的TCP。FreeRTOS提供的开源操作系统具有详尽记录且受到良好支持,因此可轻松添加新的代码功能块。lwIP TCP/IP实现的目标是提供全面的传输控制协议(TCP),同时减少资源占用,因此lwIP非常适用于具有几十kB可用RAM和约40kB代码ROM的嵌入式系统。还有一些附加应用程序,例如用来提供MQTT功能的MQTT客户端。MQTT块配置为发布/订阅模式,可提供精简、高效的解决方案。在与lwIP协议栈通信之前,ADIN1110驱动器需先与地址解析协议(ARP)块进行通信,以确保微控制器与ADIN1110之间能够实现无缝网络通信。

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12.软件架构

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13.传感器框图和每个块的代码开发要求

PyMQTT是一个基于Python的库扩展,支持将MQTT客户端集成到Web应用程序中。它可用于订阅SPE传感器、提取数据并将其显示在GUI中,因此能够有效地充当paho-mqtt包的包装器,以简化Python应用程序中的MQTT集成。

ADIN2111集成10BASE-T1L PHY的低复杂度、2端口以太网交换机

ADIN2111使用长距离10BASE-T1L技术为工厂/楼宇中的每个节点添加以太网连接,从而简化了网络管理。ADIN2111支持低功耗边缘节点设计,并通过SPI与多种主机控制器连接。ADIN2111等双端口交换机可用于在线形或环形拓扑中受约束的边缘节点之间以菊花链方式传输数据。线形或环形拓扑是工业部署中的主要架构。每个设备需要两个端口用于输入和输出,因此各需一个交换机和两个10BASE-T1L PHY(ADIN2111可提供)。

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14.ADIN2111功能框图

ADIN2111可通过一系列诊断特性监控链路质量并检测故障,从而缩短调试时间和系统停机时间。它支持通过1千米电缆进行实时故障检测和故障位置识别,精度达到2%,有助于缩短系统停机和调试时间。ADIN2111可利用部署的现有单根双绞线基础设施,使传感器、执行器和控制器网络以线形或环形拓扑进行连接。

数据采集与GUI

使用基于Python的GUI可以在时域和频域中实现振动数据的可视化,如图15所示。Python GUI是可执行文件,因此无需进行代码开发(除非您想要对其进行修改)。

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15.SPE传感器测量细微的20Hz振动

为了验证SPE传感器系统的性能,测试人员进行了一系列测试。失衡负载测试可作为一种可靠的方法来测试振动传感器的性能,因为很容易识别出时域和频域特征。图16左侧为时域数据,右侧为频域数据。关于在电机转速或基本速度下对失衡负载测量的振动,y轴和z轴上可显示出与其相关的清晰正弦信号。这是因为y轴和z轴的定位便于测量失衡电机的最大振动响应。x轴确实也测量到一些重复数据,但并非正弦,而且振幅比y轴和z轴至少低一个数量级。但是在频域图上,x轴同y、z轴一样能清晰显示出失衡特征,但幅度要高得多。

为了研究系统的噪声性能,测试人员进行了另一项测试:将信号音发生器与SPE传感器放在的同一底板上。人手无法察觉到振动,但ADXL357与10BASE-T1L通信管道相结合能够可靠地检测到所有三个轴上的异常。

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16.SPE传感器检测9VDC电机(转子上有偏心重量)的失衡负载

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17.750Hz振动信号音测量

结论

ADI公司在状态监测领域具有深厚的专业知识,凭借强大的传感器、功率器件和以太网连接产品组合,能够帮助设计人员打造较理想的设计,并赢得市场竞争。ADIN1110单对以太网MAC-PHY是设计人员进行振动传感器设计的明智选择,可利用以太网IP寻址能力随时随地访问设备的状态信息。

有关ADI公司的传感器、电源和微控制器产品,本文中所介绍的内容只是冰山一角。如需了解更多信息,请访问ADI公司的状态监测页

关于ADI公司

ADI是全球领先的高性能模拟技术公司,致力于解决最艰巨的工程设计挑战。凭借杰出的检测、测量、电源、连接和解译技术,搭建连接现实世界和数字世界的智能化桥梁,从而帮助客户重新认识周围的世界。详情请浏览ADI官网www.analog.com/cn

关于作者

Chris Murphy是欧洲中央应用中心的现场技术主管,工作地点在爱尔兰都柏林。他于2012年加入ADI公司,为电机控制和工业自动化产品提供设计支持。他拥有电子工程硕士学位和计算机工程学士学位。

Richard Anslow是ADI公司自动化与能源业务部互连运动和机器人团队的系统应用工程师。他的专长领域是基于状态的监测和工业通信设计。他拥有爱尔兰利默里克大学颁发的工程学士学位和工程硕士学位。

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半导体行业正在经历一场复兴,人工智能、5G、自动驾驶、超大规模计算和工业物联网等市场的强劲增长,需要芯片具备更强的算力、更多的功能、更快的数据传输速度,且更加智能,这一趋势永无止境。但面对当前动辄数百亿颗晶体管的芯片规模,设计芯片面临的挑战正变得更加巨大且不可预测。其中,又以电源完整性(Power Integrity, PI)和信号完整性(Signal Integrity, SI)最具代表性。

日前,专注于人工智能领域云端算力的燧原科技(Enflame)就宣布采纳Cadence Tempus电源完整性解决方案,用于开发面向数据中心的先进节点人工智能(AI)芯片。公开数据显示,Tempus电源完整性解决方案助力燧原科技在不影响签核质量的前提下降低IR压降的设计裕度,对比传统基于矢量的IR感知静态时序分析(STA),敏感器件传播路径分析覆盖率提高40%

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Tempus(图片:Cadence

IR压降引发的“雪崩效应”

“先进节点环境下,IR压降对时序分析有很大影响。”燧原科技芯片高级总监柴菁表示,为了确保AI芯片设计达到最高的可靠性,设计人员不但需要精确的进行IR压降分析,还需要设计工具能够自动检测并修复IR压降问题,实现更快的开发时间和PPA获益,避免流片前的失效。

IR压降分析是一项关键的签核技术,这是毋庸置疑的。但有意思的是,在传统的设计流程或是成熟工艺里,供电完整性问题其实并没有得到如此之高的重视。通常情况下,设计人员会在整个设计流程的收尾阶段进行供电完整性验证,如果出现了较大的IR压降问题再着手进行修复。

但在先进节点和日趋复杂的芯片架构环境下,一方面,如果布线的供电电压出现明显降低,将导致与之相连的逻辑单元性能下降,并由此引发“雪崩效应”,导致整个模块性能下降。另一方面,由于热密度在逐渐变大,导致局部IR压降的不确定性也在变大,如果仍然在流程末尾才进行供电完整性分析,出现芯片设计无法修复的现象将成为大概率事件。

除此之外,面对一些针对高性能项目,设计师还要关注局部关键路径的时序状况,这和传统时序分析中的全局时序分析又有所不同。因为即便将整体供电电压降低10%(相比之下,IR压降通常以5%为临界点),也很难寻找出那些因IR压降问题而让时序变得敏感的路径,而这些恰恰是影响一颗高性能芯片能否达到设计目标的关键所在。

如果再具体到数字设计和签核工具上,以Cadence为例,针对信号完整性问题,Cadence推出了Tempus时序分析工具;针对供电完整性问题,Voltus功耗分析工具可以胜任。在先进工艺设计中,两个分析工具之间的反复切换看似没有什么问题,但实际上,由于两者是分别进行计算和修复,常常会导致出现“按下葫芦起了瓢”的现象,很难同时兼顾时序和供电问题,导致反复修改,浪费时间。

双引擎找到电压降的最优路径

于是,在2019年11月,Cadence发布了Tempus电源完整性解决方案,这是业界率先推出的静态时序/信号完整性和电源完整性分析工具,帮助工程师在7nm及更小节点创建可靠设计。

Tempus电源完整性解决方案集成了业界广泛使用的Cadence Tempus时序签核解决方案与Voltus IC电源完整性解决方案,为签核流程提供了实时电压降协同仿真。使用这款工具,用户可以在不牺牲签核质量的前提下大幅降低IR压降设计余量,优化功耗和面积,减少工程量并加快设计收敛。早期使用案例表明,Tempus电源完整性解决方案可以正确识别IR压降错误,在流片前预防出现硅片故障,并将硅片最大频率提高10%。

该工具的其他主要优势还包括:

  • 降低IR压降设计余量,优化功耗和面积;

  • 用专有的无激励算法识别电压敏感路径:将灵敏度分析与通过机器学习(ML)技术开发的专有算法相结合,有效识别最有可能受到IR压降影响的关键路径。Tempus电源完整性解决方案可以高效提高IR压降分析覆盖范围,无需额外且耗时的外部激励输入;

  • 智能激励生成和IR压降时序影响的直接计算减少了对更大安全余量的需求,从而优化功耗和面积;

  • 全面的签核覆盖:自动创建激励以实现完全覆盖,同时搜索电压敏感路径上的潜在故障,从而提高签核IR压降分析的可靠性;

  • 查找并修复潜在的IR压降故障:电压敏感高风险故障场景的预知性能够帮助设计人员在设计早期发现潜在问题并自动修复。

在随后的2020年3月,Cadence又发布已经过数百次先进工艺节点成功流片验证的新版Cadence数字全流程,支持机器学习(ML)功能的统一布局布线和物理优化引擎等多项业界首创技术,吞吐量最高提升3倍,PPA最高提升20%。细化到优化签核收敛方面,数字全流程采用统一的设计实现,时序签核及电压降签核引擎,通过所有物理,时序和可靠性目标设计的同时收敛来增强签核性能,帮助用户降低设计裕度,减少迭代。

而为了更好的推进RTL-to-GDS全流程自动优化,提高整个设计团队的工作效率,尤其是解决初学者在设计工作中遇到的巨大挑战。2021年7月,Cadence在自身广泛数字解决方案中增加了首款基于机器学习的设计工具Cerebrus,与Genus Synthesis Solution综合解决方案、Innovus Implementation System设计实现系统、Tempus Timing Signoff Solution时序签核解决方案中的数十步流程实现无缝对接,实现了更快的流程优化。

结语:

选择7nm及以下的先进设计,都是为了最求更高的频率、更低的功耗或更小的面积。为了在不超出功耗限制或妥协电源完整性的前提下达到高频率需求,电气和物理签核收敛必须足够精确。

因此,在过去几年里,从Genus综合解决方案提供的RTL综合平台,到面向先进节点设计的Innovus设计实现平台,再到流程下游的电气签核技术(包括Tempus时序签核解决方案的静态时序分析功能、面向电源及IR压降签核的Voltus IC定制化电源完整性解决方案)和Pegasus验证系统,Cadence对由设计实现和签核技术组成的数字全流程进行了全面的重新开发,以应对先进节点设计带来的挑战。目前,Cadence数字全流程在所有先进FinFET节点被广泛采纳,7nm及以下节点已成功流片200+。

关于Cadence

Cadence在计算软件领域拥有超过30年的专业经验,是电子系统设计产业的关键领导者。基于公司的智能系统设计战略,Cadence致力于提供软件、硬件和IP产品,助力电子设计概念成为现实。Cadence的客户遍布全球,皆为最具创新能力的企业,他们向超大规模计算、5G通讯、汽车、移动、航空、消费电子、工业和医疗等最具活力的应用市场交付从芯片、电路板到完整系统的卓越产品。Cadence已连续八年名列美国财富杂志评选的100家最适合工作的公司。如需了解更多信息,请访问公司网站www.cadence.com

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纳芯微宣布(NOVOSENSE)推出全新车规I²C GPIO扩展芯片NCA9539-Q1,可通过I²C扩展16个GPIO通道,广泛适用于汽车座舱娱乐系统、汽车辅助驾驶系统、车身电子、新能源汽车动力总成等模块,工作温度可高达125度,且能在严苛要求的汽车领域提供更强抗干扰能力,同时有效降低了成本,为客户解决了成本与性能兼备的双向需求。

该产品已通过AEC-Q100Grade1)可靠性认证,从设计、制造到封装测试实现了国产化全流程,确保供应的安全与可靠,以更好地满足客户的交付需求。

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更简明的方案

NCA9539-Q1是一款汽车级24引脚CMOS器件,提供16位通用并行I²C总线数输入/输出GPIO扩展功能。它为汽车电子里的电源开关、传感器、按键、LED和风扇等应用的额外I/O口需求提供了简明的解决方案。

更灵活的配置

NCA9539-Q1由两个8位配置(输入或输出选择)组成:输入、输出和极性反转(高电平有效或低电平有效)寄存器。

通过写入I/O配置位,系统主机可以将I/O启用为输入或输出,每个输入或输出的数据都保存在相应的输入或输出寄存器中,读寄存器的极性可以用极性反转寄存器反转,系统主机可以读取所有寄存器。

当任何输入状态与其对应的输入端口寄存器状态不同时,NCA9539-Q1漏极开路中断输出将被激活,并向系统主设备指示输出状态已更改,上电复位或者通过RESET管脚复位会将寄存器设置为其默认值,并初始化设备状态机。两个硬件引脚(A0, A1)改变固定的I²C总线地址,并允许多达4个设备共享同一I²C总线。

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NCA9539-Q1 引脚封装图

NCA9539-Q1主要性能

  • 符合汽车级AEC-Q100(Grade 1)认证 

  • 工作温度:-40度到125度

  • 支持5V电平的GPIO应用

  • I²C到并行端口扩展器 

  • 极性反转寄存器

  • 开漏电路低电平有效中断输出

  • 与大多数MCU兼容 

  • 16个I/O引脚,默认为16个输入

  • 低待机电流

  • 高驱动电流的锁存输出可直接驱动LED

  • SCL/SDA输入集成噪声滤波器

  • 上电无毛刺

  • 集成内部上电复位功能,也可通过外部RESET引脚复位

  • 2个地址引脚,支持4个不同地址

  • 0~400kHz时钟频率

  • ESD保护性能超过JESD 22,2000V人体充放电模型,1000V充电器件模型

  • 闩锁性能超过100mA

  • 符合RoHS的封装:TSSOP24,7.8mm*4.4mm

免费送样

车规I²C GPIO扩展器NCA9539-Q1,高性能,低成本,现可免费提供样片,如需申请或订购产品可拨打电话0512-62601802,更多信息敬请访问www.novosns.com

关于纳芯微

纳芯微电子(简称纳芯微,科创板股票代码688052)是高性能高可靠性模拟及混合信号芯片设计公司。自2013年成立以来,公司聚焦信号感知、系统互联、功率驱动三大方向,提供传感器、信号链、隔离、接口、功率驱动、电源管理等丰富的半导体产品及解决方案,并被广泛应用于汽车、工业、信息通讯及消费电子领域。

纳芯微以『“感知”“驱动” 未来,共建绿色、智能、互联互通的“芯”世界』为使命,致力于为数字世界和现实世界的连接提供芯片级解决方案。

如需了解更多纳芯微产品信息以及最新资讯,欢迎登陆官网:www.novosns.com

媒体垂询请联系:pr@novosns.com

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是德科技公司NYSEKEYS)日前宣布,国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司(以下简称国汽智联)选择是德科技合作建设自动驾驶测试平台项目。是德科技提供先进的设计和验证解决方案,旨在加速创新,创造一个安全互联的世界。

《国家智能汽车创新发展战略》提出---系统协同发展的概念,并将其作为构建协同开放的智能汽车技术创新体系的重要任务之一,为有条件自动驾驶的智能汽车达到规模化生产及高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下的市场化应用提供支撑。在该体系下,车路云各异构节点通过标准化通信机制进行广泛互联通信,打通信息孤岛,用于支持协同控制的闭环通信链路。

在此行业大背景下,国汽智联以敏锐的洞察力找准技术定位,勇于承担首发重任,积极整合行业力量,持续引领---的大云控平台建设,促进智能网联汽车行业发展。

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是德科技将为国汽智联提供基于行业领先的UXM 5G蜂窝网络模拟器(E7515B为核心的自动驾驶仿真平台(以下简称ADE,并建设符合3GPP Rel 14 LTE-V2X标准的GCF射频和协议一致性测试系统。国汽智联将依托该平台建设面向整车企业和零部件行业客户的自动驾驶仿真和智能网联从上层场景到底层射频的全面测试能力,并为车路云一体化融合系统的搭建提供支持。

在本项目中,国汽智联采用先进的体系结构,利用自有的场景数据采集、解析技术,构建类型丰富的智能汽车网联功能虚拟测试场景库,同时采用是德科技ADE平台和面向5G的蜂窝车联网网络模拟器 UXM 5G,首先构建起--的网联能力,为后续协同云端控制的闭环通信打下基础。为保证--终端的基础网联性能和互联互通,本项目还建立了符合3GPP Rel 14 LTE-V2X标准,获得GCF认证的射频和协议一致性测试要求的测试用例库,以及ITS协议栈的一致性测试用例库。该测试能力是网联能力的性能保证,也是上层应用功能测试的基础,在整个系统中十分关键。

国汽智联副总经理王跃建表示:国汽智联开发的云控基础平台通过助力网联汽车安全高效运行、助力交通管理部门优化交通管控、助力交通大数据支撑产业发展等方面赋能智能网联汽车的发展,我们需要联合产业上下游共同实现车路云一体化发展的目标,是德科技拥有世界一流的测量平台、软件和一致性测量技术,相信与是德科技的合作将为国汽智联推动智能网联汽车产业的发展提供强大的动力。

是德科技与国汽智联的合作使我们能够推动自动驾驶的发展并加速汽车创新,是德科技全球副总裁兼汽车与能源测试解决方案事业部总经理 Thomas Goetzl 先生表示。 “是德科技最近推出的 C-V2X 测试解决方案和自动驾驶测试平台(ADE)证明了我们对持续推进自动驾驶汽车测试的决心。

关于国汽智联

国汽智联由中国汽车工程学会、中国汽车工业协会及中国智能网联汽车产业创新联盟共同发起筹建,成立于 2018 3 19 日,注册地址为北京市经济技术开发区,注册资本 11 亿元。 23 家股东单位均为整车、零部件、信息通信等领域的领军企业和科研机构。

2019530日,国家工业和信息化部正式批复同意由国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司组建国家智能网联汽车创新中心。发挥国家智能网联汽车创新中心作用,担当产业发展核心智库、共性技术研发中心、创新服务公共平台、创新生态协同平台、创新成果转化基地,提升我国智能网联汽车及相关产业在全球价值链中的地位。

关于是德科技

是德科技提供先进的设计和验证解决方案,旨在加速创新,创造一个安全互联的世界。我们在关注速度和精度的同时,还致力于通过软件实现更深入的洞察和分析。在整个产品开发周期中,即从设计仿真、原型验证、自动化软件测试、制造分析,再到网络性能优化与可视化的整个过程中,是德科技能够更快地将具有前瞻性的技术和产品推向市场,充分满足企业、服务提供商和云环境的需求。我们的客户遍及全球通信和工业生态系统、航空航天与国防、汽车、能源、半导体和通用电子等市场。2021 财年,是德科技收入达 49 亿美元。关于是德科技公司(NYSEKEYS)的更多信息,请访问 www.keysight.com

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ClockMatrix器件为AMD RFSoC DFE开发平台O-RU参考设计提供同步及软件解决方案

全球半导体解决方案供应商瑞萨电子(TSE:6723)今日宣布,推出支持IEEE 1588的ClockMatrix™系统同步器——8A34001,其将应用于针对5G NR应用的AMD Zynq® UltraScale+™ RFSoC DFE ZCU670评估套件及参考设计。

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面向IEEE 1588的8A34001系统同步器是瑞萨ClockMatrix™产品家族高性能、精确计时解决方案的一部分,旨在简化高速应用的时钟设计。8A34001基于IEEE 1588精确时间协议(PTP)和同步以太网(SyncE),带来超低抖动的精确计时信号。超越了包括同步在内的下一代5G通信要求,同时达成完整的ITU-T G.8273.2 T-BC/T-TSC C级与D级合规性。瑞萨提供开源SYNCE4L和基于PTP4L开源代码的PCM4L,以及在8A34001的Linux内核中的设备驱动程序。相比之下,其他同类型的解决方案依赖于专有软件,终端用户很难在其软件平台上实现集成或定制。

AMD ZCU670作为一款基于Zynq UltraScale+ RFSoC DFE的评估与开发平台,是AMD针对FR1和FR2(mmWave)O-RAN应用的最新5G NR芯片。

8A34001的性能已在ZCU670评估平台上得到验证,并显示出超越5G系统要求的表现。瑞萨可应要求提供相关的合规性报告及测试结果。该解决方案将作为AMD O-RAN参考设计的一部分,被用于在O-RU参考设计中实现S-plane功能。

瑞萨电子时钟产品部副总裁Zaher Baidas表示:“很荣幸AMD选择瑞萨的ClockMatrix产品家族,作为其业界首屈一指的5G应用开发平台Zynq RFSoC DFE套件的计时平台。这证明了我们器件的优异性能、易用性,与卓越的设计支持,从而让客户能够节省开发时间和精力。”

AMD无线工程企业副总裁Brendan Farley表示:“我们与瑞萨的紧密合作为AMD的O-RU参考设计打造了关键功能。我们坚信,作为生态系统合作伙伴与瑞萨携手,提供经验证且拥有强大技术支持的解决方案,将大大减少我们在无线领域共同客户的开发工作。”

关于瑞萨计时解决方案

瑞萨提供业界理想的广泛且深层次的芯片时序产品组合。除了广泛的缓冲器、振荡器和时钟合成器产品外,公司还提供卓越的系统计时解决方案,旨在解决无线基础设施、网络、数据中心和消费电子应用中的计时挑战。瑞萨凭借在模拟和数字计时领域超过20年的成熟专业知识,打造了具有极低相位噪声和超高性能,并采用先进计时技术的产品组合。瑞萨带来业内唯一的“一站式”计时解决方案,涵盖从全功能系统解决方案到简单时钟组件所需器件的专业知识及产品。有关瑞萨计时解决方案的更多信息,请访问:www.renesas.com/clocks

供货信息

AMD Zynq UltraScale+ RFSoC DFE ZCU670评估套件现已面向认证客户供货。更多信息,请访问:www.xilinx.com/products/boards-and-kits/zcu670.html

整体ClockMatrix产品家族计时器件可从瑞萨及其授权分销商处购买。更多信息,请访问:www.renesas.com/ClockMatrix

关于瑞萨电子

瑞萨电子(TSE: 6723),科技让生活更轻松,致力于打造更安全、更智能、可持续发展的未来。作为全球微控制器供应商,瑞萨电子融合了在嵌入式处理、模拟、电源及连接方面的专业知识,提供完整的半导体解决方案。成功产品组合加速汽车、工业、基础设施及物联网应用上市,赋能数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。更多信息,敬请访问renesas.com。关注瑞萨电子微信公众号,发现更多精彩内容。

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忆阻器英文名为memristor, 用符号M表示,与电阻R,电容C,电感L构成四种基本无源电路器件,它是连接磁通量与电荷之间关系的纽带,其同时具备电阻和存储的性能,是一种新一代高速存储单元,通常称为阻变存储器(RRAM)。

忆阻器备受关注的重要应用领域包括:非易失存储(Nonvolatile memory),逻辑运算(Logic computing),以及类脑神经形态计算(Brain-inspired neuromorphic computing)等。这三种截然不同又相互关联的技术路线,为发展信息存储与处理融合的新型计算体系架构,突破传统冯·诺伊曼架构瓶颈,提供了可行的路线。

在忆阻器研究不断取得新成果的同时,基于忆阻器的多功能耦合器件也成为研究人员关注的热点。这些新型耦合器件包括:磁耦合器件、光耦合器件、超导耦合器件、相变忆阻器件、铁电耦合器件等。

(一)忆阻器基础研究测试

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忆阻器研究可分为基础研究、性能研究以及集成研究三个阶段,此研究方法对阻变存储器(RRAM)、相变存储器(PCM)和铁电存储器(FeRAM)均适用。忆阻器基础研究阶段主要研究忆阻器材料体系和物理机制,以及对忆阻器器参数进行表征,并通过捏滞回线对忆阻器进行分类。忆阻器基础研究测试包括:直流特性、交流特性及脉冲特性测试。

忆阻器直流特性测试通常与Forming结合,主要测试忆阻器直流V-I曲线,并以此推算SET/RESET 电压/电流、HRS、LRS等忆阻器重要参数,可以进行单向扫描或双向扫描。忆阻器交流特性主要进行捏滞回线的测试,捏滞回线是鉴别忆阻器类型的关键。忆阻器脉冲测试能有效地减小直流测试积累的焦耳热的影响,同时,也可以用来研究热量对器件性能的影响。由于忆阻器表征技术正向极端化发展,皮秒级脉冲擦写及信号捕捉的需求日益强烈。

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泰克忆阻器基础研究测试方案

高性价比测试方案

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极端化表征测试方案

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泰克方案特色:

  • 多种不同的配置方案,满足不同的客户需求

  • 泰克中国具有本地研发团队,满足客户定制化的测试需求

  • 泰克合作伙伴提供全部硬件系统集成

  • 多家领先的忆阻器研发单位采用泰克测试方案

(二)忆阻器性能研究测试

忆阻器性能研究测试流程如下:

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非易失存储器性能研究是通过测试忆阻器的循环次数或耐久力(Endurance)和数据保留时间(Data Retention)来实现。在循环次数和耐久力测试中,电阻测试通常由带脉冲功能的半导体参数测试仪完成,由于被测样品数量多,耗时长,需要编程进行自动化测试。极端化表征情况下,SET/ RESET 脉冲由高速任意波发生器产生。

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如果忆阻器被用于神经元方面的研究,其性能测试除了擦写次数和数据保留时间外,还需要进行神经突触阻变动力学测试。突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础,有很多种形式。按记忆的时间长短可分为短时程可塑性 (STP)和长时程可塑性 (LTP),其中短时程可塑性包括双脉冲抑制 (PPD)、双脉冲易化 (PPF)、强直后增强 (PTP)。此外还有一些其他的可塑性, 如: 放电速率依赖可塑性 (SRDP)、放电时间依赖可塑性 (STDP)等,它们是突触进行神经信号处理、神经计算的基础。

忆阻器的导电态可以用来表示突触权重的变化,通过改变刺激脉冲电压的形状、频率、持续时间等参数来模拟不同突触功能相应的神经刺激信号的特点,测量瞬态电流可以了解阻变动力学过程,获得神经形态特性的调控方法。同循环次数和耐久力测试相同,需要对带脉冲功能的半导体参数测试仪或高速任意波发生器编程产生相应的脉冲序列,进行自动化测试。

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泰克忆阻器性能研究测试方案

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泰克方案特色:

  • 多种不同的配置方案,满足极端化表证测试需求

  • 高性价比方案可升级为低维阵列测试方案

  • 泰克中国具有本地研发团队,满足客户定制化的的测试需求

  • 多家领先的忆阻器研发单位采用泰克测试方案

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获取更多了解请查看:https://www.tek.com.cn/solutions/application/material-science

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市,致力提供创新、精确、操作简便的测试、测量和监测解决方案,解决各种问题,释放洞察力,推动创新能力。70多年来,泰克一直走在数字时代前沿。欢迎加入我们的创新之旅,敬请登录:tek.com.cn

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罗德与施瓦茨示波器增加了全新的产品系列,实现了多项行业纪录。新的R&S MXO 4系示波器具有截至目前业界最快的波形捕获率,每秒超过450万次采集。开发工程师现在可以看到比其他任何示波器更多的信号细节和偶发事件。R&S MXO 4系中的12位ADC在所有采样率下的分辨率都是传统8位示波器的16倍,不需要为更精确的测量做出任何妥协。每通道标配400 Mpts存储深度。

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R&S MXO 4拉开了罗德与施瓦茨新一代示波器的序幕。

罗德与施瓦茨推出的全新R&S MXO 4系是下一代示波器的首个系列。R&S MXO 4示波器具备四通道,提供200 MHz、350 MHz、500 MHz、1 GHz和1.5 GHz带宽可选。此系列具有许多无可比拟的功能, 性价比十分出色。

即时查看信号细节

R&S MXO 4系示波器拥有截至目前业界最快的波形捕获率 - 每秒450万次采集。工程师们可以迅速看到并隔离偶发异常信号,从而更好地了解物理层信号并更快地进行测试。此性能具备无可比拟的行业优势。

独特的200Gbps处理ASIC使该功能成为可能。它是由罗德与施瓦茨开发并首次在R&S MXO 4系示波器中实施的几个新技术之一。罗德与施瓦茨示波器副总裁Andreas Werner博士介绍道:"我们的开发团队在新的硬件、软件技术模块和架构方面实现了十年一遇的工程突破。我们的客户将体验到全新的性能水平和更具竞争力的价格。"

更低的测量噪声和更高的可用垂直分辨率

R&S MXO 4系示波器集成了12位ADC并可在仪器的最高采样率上运行。同时,仪表具备特有的18位垂直分辨率架构。R&S MXO 4系的低噪声和大偏置范围(+/-5V,500uV/div的比例)也在同级别产品中独占鳌头。用户可以更精确地观测到直流信号和其他信号。

强大的存储深度

除了带宽和采样率,存储深度也是一个重要的参数,它决定了示波器是否能应对大量的信号处理任务。更多的存储深度使示波器能够捕获更长时间的信号,并在更多的时基设置中保持最高采样率。R&S MXO 4系示波器在所有四个通道上同时具有400 Mpts的标配存储深度。额外的存储深度选件还能在需要时提供更强大的测量能力。

高精度数字触发系统

数字触发系统现已成为所有R&S MXO 4系示波器的标配。1/10000的触发灵敏度可以在大信号的情况下隔离难以发现的微小异常信号。数字触发系统是对18位垂直分辨率架构的补充,使用户能够充分利用R&S MXO 4系示波器的精度。

出众的射频测量能力

许多开发工程师需要对产品进行调试并在时域和频域进行测试。除了时域测量外,R&S MXO 4系示波器还具有优异的射频频谱测量能力。MXO4是目前业内首款每秒可进行45000次FFT(快速傅里叶变换)的示波器。这一基础功能使工程师能够查看更多的射频信号。

优异的用户体验

使用示波器是一种视觉体验,工程师们需要长时间观看显示屏。R&S MXO 4系示波器采用13.3英寸全高清电容式触摸屏和直观的用户界面。该仪器的占地面积小,工作时噪音小于耳语。此外,R&S MXO 4系示波器支持VESA安装和机架安装,这使得此款示波器成为不限工作空间的理想选择。

当用户有更多需求时,可以为R&S MXO 4选择一些升级选项,包括带有16个数字通道的混合信号示波器(MSO)选件、集成的双通道100 MHz任意波形发生器、用于各种工业标准总线的协议触发与解码选件以及其他扩展示波器功能的其他选件。

新的R&S MXO 4系示波器现在可以从罗德与施瓦茨和授权渠道合作伙伴处获得。更多信息,请访问: https://www.rohde-schwarz.com.cn/product/MXO4

罗德与施瓦茨(Rohde&Schwarz)

罗德与施瓦茨科技集团凭借其在测试测量、技术系统、网络和网络安全领域的领先解决方案,为更加安全互联的世界铺平了道路。集团成立超过85年,是全球工业客户和政府客户的可靠合作伙伴。截至2021年6月30日,Rohde & Schwarz在全球已拥有约13000名员工。独立集团在2020/2021财年(7月至6月)实现净收入23.4亿欧元。公司总部设在德国慕尼黑。

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