Ti大学计划运放选型、原理、设计等基础知识手册

前言
作为世界领先的半导体产品供应商,TI 不仅在DSP的市场份额上有超过65%占有率的绝对优势;在模拟产品领域,TI 也一直占据出货量世界第一的位置。而本手册是针对中国大学生创新活动的简化选型指南,帮助老师和同学们快速了解TI的模拟产品。需要提醒大家的是,这本手册仅仅涵盖了TI模拟产品的一小部分,如果您需要更为全面细致的选型帮助和技术文档,请访问www.ti/analog以获取运算放大器,数据转换器,电源管理,时钟,接口逻辑和RF等产品信息,访问 www.ti/mcu 以获得更多
MSP430,Tiva和C2000的产品信息。
众人拾柴火焰高,如果你读过本手册的前面几个版本,一定会对其中略去的几个章节耿耿于怀,也会对其中草草结束的部分感到不满,今年在TI中国大学计划工程师团队的共同努力下,我们基于2012年的版本将本手册进行了第一阶段的充实工作。比如我们加入了原理部分,解读了放大器,数据转换器,电源的指标和选型方案;比如我们完善了应用技巧相关的章节,突出了实际操作中需要注意的问题,比如噪声控制,PCB设计,等等;比如我们开始逐步强调模数混合系统设计的重要性,毕竟在现代的电子系统中,纯模拟的模块已经越来越少了。诸如这些改进,都是为了把更多的业界先进技术带给高校学生,加强同学们的工程实践能力,培养系统设计意识。
本手册将分为以下几部分介绍信号链和电源相关的知识及TI产品在大学生创新活动中的应用:
第一部分:运算放大器的原理和设计,由王沁工程师整理和编写;
第二部分:数据转换器的原理和设计,由崔萌工程师整理和编写,钟舒阳和谢胜祥两位工程师也参与了其中的部分章节;
第三部分:线性电源和开关电源的原理和设计,由胡国栋工程师整理和编写,汪帅工程师也参与了其中的部分章节。
全书由黄争规划并进行了校对和修改。但是由于时间仓促,水平有限,手册中一定存在不少错漏,请大家积极给予反馈,提出宝贵意见。
德州仪器中国大学计划
TI 概览
德州仪器公司,Texas Instruments,即TI,是总部在美国德克萨斯州的一家高科技企业。实际上TI的中文名字并不是特别的“清晰明了”,一方面是容易跟咱们的山东德州
(因扒鸡而闻名)混淆;另一方面,我曾被问到,参加你们的大学计划,买示波器这类“仪器”打几折?在这些令人哭笑不得的问题背后,其实是TI近80年的悠久历史。德州是美国的主要石油产地, 1930年TI的前身“Geophysical Service Inc.”在德州成立时的主要目tps5430
的是研发地震仪和石油探测仪器,因此GSI在1950年正式上市时就挑中了德州仪器这个
名字。这也就是TI名字的由来。
在1958年,TI的工程师Jack Kailby 先生发明了世界上首颗集成电路芯片,这项发明为人类进步做出了巨大的贡献,Jack Kailby先生也因此在2000年获得了诺贝尔物理学奖。从此,半导体业务开始在TI发芽。但是,60/70年代的美国企业追求的是大而全,TI也不例外,拥有非常多的业务部门,这种情况一直持续到90年代中期。在这30年间,TI在半导体研发方面一直保持着创新,从第一颗单芯片微处理器,到最简单的数字语音合成芯片“spell & speak”,到1982年的第一个单芯片数字信号处理器(DSP),到1993年发明的数字光源处理技术(DLP)片,半导体业务开始在TI的营收中占据着越来越重要的地位。在1995年的时候,TI的营收达到了130亿美元,成为过百亿美元的财富500强,但有些业务在市场的排名并不十分理想,比如,笔记本电脑排名第九,企业软件排名第十,打印业务排名第九,国防工业排名第十,惟一排到第一位的就是DSP业务。
面对更大的竞争和即将来临的网络时代,TI高层锐意变革,在90年代初就非常有远见的提出了要做“数字时代的领导者”。1996年Tom Engibous出任TI总裁,确定了TI
的重点在半导体业务上,重中之重是DSP和Analog。在1996年到2000年间,TI连续卖
出了20余家公司,又买入了20余家,完成了从多样化业务到半导体专营业务的转变。
从此,TI的半导体业务进入了高速发展期,在DSP方面,业界最快的TMS320CC6000系列、功耗最低的TMS320C55xx系列、第一颗运算速度超过1GHz的C64x、第一颗ADSL
调制解调芯片、ARM+DSP双核架构的OMAP处理器等一系列领先产品的推出,使得TI
在DSP领域奠定了世界第一的地位。
在模拟方面,TI在2000年以当时创纪录的60亿美元收购了以设计和制造高端运放
和数据转换器著称的Burr-Brown公司,这项收购非常大胆,因为当时TI的年收入也只有130亿美元。但是这也充分说明了模拟在TI战略中的重要性。接下来TI又收购了
I
Unitrode、Power Trends等公司来壮大自己的电源方面的实力。在2007年,TI收购了Chipcon,在低功耗无线通信领域又占据了市场份额第一的位置。
在单片机方面,TI在90年代末把MSP430从专供表类客户的应用中推到通用市场,其业界最低的功耗,集成的高性能模拟和数字外设都倍受客户青睐;C2000数字信号控制器因为其DSP的性能,单片机的价格被誉为实时单片机;而在2009年TI收购了Luminary Micro,以最快的方式拥有了Cortex M3单片机家族,TI M3因其低廉的价格,通用的架构,不俗的性能在单片机市场上迅速占领了一席之地。
从下面的系统框图中,我们可以清楚看到TI在每一个电子系统的每一个角落都占据着业界数一数二的地位。而正因为持续不断的创新和进取,TI连续7年被《财富》杂志评为全球和全美国最受尊敬的半导体公司,评分远超其他半导体企业。
#1 DSP
#3 MCU
数字信号处理是对理论和实践都要求极高的一门学科,采样理论,谱分析,滤波器设计,抽取,小信号提取,这些概念和算法包含了一大堆让人头晕眼花的数学公式。推导这些理论已经够让人头疼,那么怎么实现它们呢?TI从第一颗TMS32010问世开始就一直致力于简化工程师实现数字信号处理算法的难度。1996年TI进入中国设立办事处,当时中国熟悉DSP理论的人越来越多,但是如何使用硬件来实现这些理论却是个巨大的挑战。TI管理层敏锐察觉到这个问题,抓住时机在中国高校中开展TI DSP 大学计
II
划,并在1998年和教育部签订谅解备忘录,承诺在中国高校中投资建立100个DSP实验室,帮助中国高校掌握和应用世界领先的DSP技术。2007年10月,TI CEO理查德.谭普
顿先生来访中国,宣布核心大学计划在中国正式启动,这标志着TI将继续扩大对中国教
育界的投入,比如TI中国大学计划将正式扩展到模拟技术和单片机领域,与高等学校进
行合作,通过建立学生模拟创新实验室、对教师进行模拟技术和单片机相关的专业知识
培训、支持学生参加各种电子设计竞赛等形式,强调模拟及模数混合电路的重要性。
在现代电子设计中,模拟技术和数字技术相辅相成,因此在一系列电子设计竞赛中,TI的MSP430、M3和C2000系列单片机作为系统的核心处理器和模拟器件一起在合作省
市中推广。在合作的过程中,我们深刻体会到学生对数字器件的感兴趣程度和掌握速度
远远高于模拟技术。实际上,TI 各系列的DSP和单片机已做到高手遍布民间,学校实验
室的技术一代传一代,很多还未毕业的学生就已经拥有了相当深的软硬件经验。相对于
数字器件比较单一的硬件结构和编程思想,模拟器件的种类多指标细且用法灵活多变,
很容易让人摸不着头脑,比如请看TI的模拟器件家族:
如何从上表中众多的放大器、数据转换器和电源中选取到合适的产品,又如何针对
他们各自的特点发挥出最佳的性能?而这本选型手册的目的就是为了帮助大家做到这一点。
III

本文发布于:2024-09-23 02:26:27,感谢您对本站的认可!

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