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      • 五分钟搞懂数字隔离器是什么!

        Siliconlabs | 11/324/2017 | 03:50 AM

        数字隔离器是什么?

        数字隔离技术和使用

        作者:RudyeMcGlothlin,电源产品部营销总监

         

        某些电路在尝试互相通信时会受损,而数字隔离器可使电路在互相通信时避免受损。在本问答中,Silicon Labs (亦称“芯科科技”)电源产品部营销总监RudyeMcGlothlin 先生精辟地回答了有关这些用于平衡安全性和性能的设备和技术的一些问题。请点击“阅读原文”至Silicon Labs中文论坛观看完整文章。

         

        首先是什么在推动工业市场使用隔离组件?

        有许多需求在推动隔离组件的使用。主要推动因素是组件保护、用户安全、信号电平转换和遵守安全规定的系统要求。在所有情况下,隔离组件都通过实现额外的功能并确保系统安全运行来为系统增加价值。

         

        添加隔离设备会对我的电路有何影响?

        在许多情况下性能都会提高,并且在所有情况下组件安全性都会提高。隔离设备允许多个电源域共存和通信,这意味着敏感电路与开关电路会被隔离开来。现代化数字隔离技术支持大规模集成,这意味着电路组件数量可以减少。性能、效率、大小和成本都是添加隔离设备时可能会受到影响的方面。

         

        数字隔离设备是为符合安全规定而创建的,
        同时可最大限度地发挥现代化 CMOS 技术的优势

         

        那么我在考虑为我的应用使用隔离组件时,有何选择?

        直到最近十年,设计者还都在使用光电耦合器来满足隔离需求,但从那时起,数字隔离技术已经取得了很大进展。现在,基于 CMOS的数字隔离技术已成为系统中隔离任务的首选技术。

         

        光电耦合器和数字隔离设备有什么区别?

        简单来说,光电耦合器是一种混合设备,使用 LED 发出的光将数据传输到隔离栅另一端的光检测器。逻辑高状态时,LED 亮起,逻辑低状态时,LED 熄灭。光电耦合器功耗高,易于老化和受温度影响,并提供有限的数据速率,通常低于1Mbps。

         

        但是,数字隔离设备是为符合安全规定而创建的,同时可最大限度地发挥现代化 CMOS技术的优势。为此,数字隔离设备使用半导体工艺技术来创建变压器或电容器,以便传输数据而不是传输光。通过使用这种技术,性能和功能集成都得到了改善。

         

        对尚在犹豫要不要弃用光电耦合器而改用数字隔离器的人,您有何最佳建议?

        光电耦合器虽然已并入许多设计中,但是基于过时的 LED 技术,其输出因输入电流、温度和年龄而有显著变化。这降低了设备在生命周期内的性能。数字隔离组件可轻松提供占用空间更小的多通道隔离解决方案,由于故障率更低可提高系统可靠性,可提供两倍的电气噪声抗扰度,可在更宽的温度范围(-40oC至125oC)内工作,而且不会随着时间的推移老化或降低性能。通常,使用高频载波代替光能够实现低操作功率和高速操作,这可支持精确的时序规格。

         

         光电耦合器虽然已并入许多设计中,但是基于过时的 LED 技术,
        其输出因输入电流、温度和年龄而有显著变化。

         

        我完全相信你说的话,那么我在为我的应用选择特定数字隔离器时,要考虑哪些因素?

        功能集和隔离性能是选择数字隔离器时要考虑的两个因素。就功能集而言,要考虑隔离通道的数量和通道配置。传播延迟等时序规格应适合您的系统。就隔离性能而言,重要的是要了解系统所需的隔离等级。瞬态噪声抗扰度和电磁辐射情况是与隔离结构相关的其他考虑因素。就隔离等级而言,鉴于系统环境,可能要考虑封装选项。

         

        设计者决定改用数字隔离器后,面临的最大挑战是什么?

        第一个挑战是为各个应用选择正确的数字隔离器。如前所述,每个组件都有自己的规格,就像每个应用都有特殊需求一样。一旦确定和设计了适当的设备,系统设计者便可以其典型的方式进行系统评估。

         

        我要为我的应用考虑哪些安全要求?

        一旦您确定了应用的需求,您就需要确保设备符合 UL、CSA、VDE 和 CQC 等顶级安全认证机构要求达到的相应安全标准。这些安全认证机构使用其组件安全标准来限定和指定安全组件的一分钟耐压等级,这通常为 2.5kVrms、3.75kVrms 或 5kVrms,或其生命周期内的工作电压,这通常在 125Vrms 至1,000 Vrms 之间。所有Silicon Labs 的组件安全证书都可通过访问silabs.com 在线申请。

         

        数字隔离器的隔离栅的典型预期寿命是多久?

         这取决于所用材料及其厚度。使用的标准材料包括聚合物基、聚酰亚胺基或基于二氧化硅的绝缘体。一般来说,隔离栅的使用寿命可轻松超过 25 年。

         

        我有望找到哪些标准额定电压?

        常见的一分钟额定电压为 1 kVrms、2.5 kVrms、3.75 kVrms 或 5 kVrms,具体取决于设备制造商。为了提供浪涌保护,有些设备可以达到 10kVpk。

         

        您的产品支持哪些爬电距离和电气间隙?

        终端系统对基本绝缘和需要高达 250 Vrms 有效绝缘的加强绝缘提出的两种最常见的爬电距离和电气间隙要求分别是 3.2mm 和 6.4mm。通常,SiliconLabs 的窄体 SOIC封装和宽体 SOIC封装分别支持大约 4 mm和大约 8 mm的爬电距离/电气间隙。

         

        更多关于Silicon Labs的数字隔离解决方案信息,请访问:

        https://cn.silabs.com/products/isolation

         

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      • Dotdot + Thread成就物联网的未来 (上篇)

        Siliconlabs | 11/324/2017 | 03:49 AM

        Silicon Labs(亦称芯科科技)做为Zigbee Alliance和Thread Group两大无线标准联盟的重要成员,不断致力于推广和创新Zigbee/Thread网状网络技术,并开发高品质的软硬件解决方案协助工程师加速实现下一代物联网产品。

        近期,Zigbee Alliance和Thread Group同时发布了主题为“Dotdot + Thread成就物联网的未来”的博客文章以介绍最新的解决方案,让我们通过本篇转发贴文先睹为快吧!

         

        Dotdot+Thread成就物联网的未来 (上篇)

        作者:Daniel Moneta,MMBNetworks 企业发展副总裁、Zigbee联盟市场组主席、Thread联盟市场工作组投稿人

         

        在这里我们要借用一下银河系漫游指南的作者Douglas Adams的一篇博客文章“怎样才能不再自寻烦恼,欣然拥抱互联网”。(如果您还不曾读过这篇文章,强烈推荐www.douglasadams.com/dna/19990901-00-a.html,虽然已经发表有些年头了,但是用“物联网”或者任何新兴技术替代文中的“互联网”,文中所述的观点仍不过时。)

         

        Adams提醒我们,虽然我们不会认为椅子,灯泡,或门锁算是技术,但是在那个时代,它们的确曾经是。我们对“技术”往往给予很大的耐心,但对于那些我们认为是理所当然的事物,就很少能够包容了。

         

        当应用程序崩溃或笔记本电脑重启时,我们通常耸耸肩就算了。然而,随着物联网时代的到来,我们正在做一些以前从未做过的事情,将技术(连接和智能)植入到那些常见可靠到我们已经不再将其视为技术的设备中去。这既为品牌产品带来令人瞩目的与用户互动的新机会,也可能是给用户带来沮丧体验的大坑。因为当这些理所当然的设备掉链子时(比如灯不亮或门打不开),实在令人火冒三丈。今天在不少智能家居场景中,这种情况却并不鲜见。

         

        其实我们在构建物联网的一开始就知道会出现这种情况!对此我们早有经验:因为早期的互联网看起来就像当下的物联网,那时有美国在线(AOL),Compuserve,MSN等等。这些有着私有界面的“私家花园”迫使您选择到底要加入其中哪个“互联网”。您的选择决定了您可以获取什么信息,使用哪些功能,以及与谁交流,您仅能享受该生态系统供应商所提供的那些创新,令人沮丧,无法扩张,创新缓慢。对于今天已经拥有智能家庭平台的人来说,这种情景多半颇不陌生。

         

        我们成功的解决过这个问题

         

        互联网的经验意味着我们知道如何解决这个问题—— 因为我们已经成功了。今天的互联网被证明是一个无限创新的平台,主要依靠两个核心技术来实现:

         

        以IP为基础,无缝连接互联网上的各个设备,无论它们使用何种传输标准或频率(以太网,Wi-Fi,光纤,3G,LTE等)

         

        在IP连接基础上使用开放、通用的协议和语言(如HTTP,FTP,IMAP,HTML,CSS等)允许我们的设备进行互相通信,无论是使用哪种品牌的笔记本电脑、智能手机或浏览器。

         

        此两者就是为什么我可以建立一个网站,并确信不管你用哪个服务提供商、设备或浏览器都可以浏览它;也就是为什么你购买不同厂商的路由器,都可以访问想要看的任何内容;或者你可以换个新手机,但仍能访问你以前所有的服务和数据。这是互联网世界的工作原理,是我们现在每人口袋里的、也是未来设备的基本连接平台。

         

        以Dotdot作为物联网设备的通用语言,以Thread作为物联网设备的IP网络,就将这一强大的平台移植到了物联网,释放无限创新潜力。

         

        当互联网加进物联网

         

        假设你我要进行无线通信,于是买了一对使用相同无线电和频率的对讲机,这下我们就能接通对方了,可如果我们不说同样的语言,还是做不了什么有趣的事情。只有通过共同的语言,我们才能协同努力去做有趣或有价值的事情,即使我们来自不同的地方,甚至从未谋面。

         

        我们使用“通用语言”或“同一语言”这些词(有时也用技术语言“应用层”)来描述Dotdot,表示Dotdot是一套标准化的设备定义、行为定义和安全模型。例如,它定义了灯泡如何连接入网,如何传达自己是开是关,亮度和颜色,以及其他设备或应用程序如何调整这些设置。这样就使得这些设备无论是来自同一制造商或不同的制造商都能协同工作。

         

        说得更技术一些,Dotdot来自于您可能已经听说过的“Zigbee功能集库”(Zigbee Cluster Library 或ZCL),即应用层,是Zigbee标准的组成部分。这一通用语言已经实现了在家庭和企业中应用的数百万台设备之间的互操作性,知名品牌包括飞利浦Hue(PhilipsHue),康卡斯特(Comcast),三星SmartThings(Samsung SmartThings),尚飞(Somfy),宜家(IKEA),欧司朗(OSRAM),Kwikset,Belkin,GE,Yale,AmazonEcho,ADT 等等。

         

         

        ZCL最初是为了使Zigbee设备能够互相交流、提高互操作性和扩展性而开发的,以推广Zigbee无线技术的应用。Dotdot是使ZCL运行在其他通信协议上的框架,并用了一个新的品牌名称,是一种更加用户友好且凸显其与网络层独立的识别方式。

         

        而Thread,是将连接您互联网设备使用的同一种IP技术经过开发专门应用于物联网设备。正如Wi-Fi是为近距离高带宽设备所开发的,或4G是为移动数据所开发的一样,Thread是专门为需要稳定可靠网络的低功耗、电池供电、广泛分布的设备所开发的,这类设备最常见于智能家居或商业物联网应用。Thread使这些类型的设备可以直接连接到Internet。

         

         

         

        Dotdot+Thread是将开放、可互操作的设备通用语言运行在基于互联网IP网络上的首个解决方案。

         

        就像在基于IP的互联网上应用HTTP之类的开放通用协议释放并加速了互联网创新一样,Dotdot通用设备语言运行于Thread的IP网络上也将为物联网打下创新的基础。

         

        Dotdot + Thread并不是一个新标准

         

        如果您曾以任何方式参与过标准开发,您可能已经看过下面这个XKCD漫画了:

         

         

        在有关物联网的讨论中,它被引用得比哪儿都多。似乎每过一个月就有一些新的标准或联盟出现。但是,新标准总要经过岁月的磨练,才能变得成熟可靠,形成稳定的供应链,再开始增长。对于希望开发在用户家庭中需要多年维护的产品和平台的产品经理,新标准会有相应风险。

         

        Dotdot 加 Thread不是另一个新标准。它们可能是新的品牌,甚至是新的组合,但内在是两种稳定可靠,部署广泛,众所周知、并拥有良好支持的连接和互操作技术。这两种技术已经应用在我们家庭和办公室网络的数亿种设备中,并已扩展到物联网。作为互联网的基础,IP将继续得到广泛的支持。选择Thread和IP意味着您的设备将始终能够连接到网络。Dotdot由Zigbee联盟开发,Zigbee联盟是一个开放的,全球性的非营利组织,由其成员公司在市场各个层面上持续推动,任何人都有机会将创新带入其中。

         

        所有这一切都意味着Dotdot和Thread已经拥有具备全球竞争力的供应链,并且在每个环节都有多个供应商,和拥有多年经验的专家(如我本人所在的公司MMB Networks),在现实世界和各种规模上部署了这些技术。这个坚实的基础就是为什么两个组织的主要产品和平台供应商都已经开始通过Dotdot+Thread构建产品了。

         

        所以从产品管理的角度来看Dotdot+Thread是一个很好的平台。那它带来了什么新的价值呢?在第二篇文章中,我们将用具体的使用案例,介绍Dotdot+Thread除了解决“私家花园“的问题之外,如何为物联网中的每个参与者带来价值。

         

        原文链接:

        http://mp.weixin.qq.com/s/Cs2KS14jATqOB8xdAkIEww

         

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      • 【行家观点】多协议的互操作性助飞IIoT

        Siliconlabs | 11/324/2017 | 03:47 AM

        Silicon Labs(亦称“芯科科技”)物联网战略营销总监Raman Sharma先生日前接受专页媒体采访,针对工业物联网(IIoT)的市场和应用趋势进行了精辟的分析,同时也介绍了多协议、多频段Wireless Gecko无线SoC对IIoT下一阶段的发展所带来的极大助力。欢迎观看完整文章。

        工业物联网发展现况

        工业4.0利用广泛的工业物联网(IIoT)技术来实现智能工厂。IIoT利用无线和有线网络、传感器数据、机器对机器(M2M)通信、机器学习和基于云的分析来实现制造过程的自动化。IIoT背后的理念是智能机器在采集和传输数据时比人类更快速、更准确和更一致。IIoT在质量控制改进、可持续、绿色实践以及整个供应链效率方面拥有巨大潜力。

         

        考虑到IIoT系统和网络的复杂性,使用不同协议和架构的设备和机器之间的互操作性是IIoT系统开发人员所主要顾虑的问题。像工业互联网联盟(IndustrialInternet Consortium,IIC)这样的标准组织正在通过推动开放的互操作性和通用架构的开发来解决这些问题。

         

        应用于IIoTWireless Gecko SoC平台

        Silicon Labs的Wireless Gecko SoC为IIoT应用提供了大量的连接选择,包括能够在2.4GHz和Sub-GHz频率上运行Thread、zigbee、Bluetooth Low Energy、Bluetooth Mesh和许多专有协议,所有这些功能都可以在同一个无线SoC器件上实现。这些SoC也支持多协议运行,允许一台联网设备在运行时于不同协议之间的动态切换,从而给予应用开发人员极大的自由度去设计具有良好互操作性和连接性的设备。

         

        更多关于Silicon Labs的工业物联网解决方案信息,请访问:

        https://www.silabs.com/solutions/industrial-automation-and-power

         

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      • Silicon Labs让智能照明在IoT市场发光发热

        Siliconlabs | 11/320/2017 | 02:49 AM

        ​Silicon Labs(亦称“芯科科技”)近期参加专业媒体举办的LED智能照明研讨会,由Silicon Labs南中国销售经理刘俊先生为现场将近400位与会工程师带来一场精彩的演讲:“以智能照明驱动物联网增长”。会中详细分析了当前智能照明行业现况及未来发展趋势,同时也说明如何通过Silicon Labs技术和品质领先的智能照明解决方案实现最前沿的智能照明系统、无线通信和控制技术,从而解决智能照明成本高和伪智能等问题。欢迎观看完整整理文章。

         

        ※活动预告:Silicon Labs还将于11月24日参加由大比特资讯主办的“第五届深圳智能家居技术创新研讨会”,为智能家居、家电、安防、智能硬件照明等企业管理层、工程、研发和设计等专业人员带来精彩技术干货演讲。请访问活动网页即刻进行报名:http://www.big-bit.com/Meeting/2017znjj/#topic

         

        Silicon Labs南中国区销售经理刘俊先生

         

        研讨会现场的热闹实况

         

        智能照明应用优点

         

        刘俊表示,智能照明拥有许多优点可以真正体验物联网的智能化使用环境,包括可以使用智能手机安装和设置、集成到更大的网格设备,甚至能连接到云或远程服务,让用户可以实时监视使用状况等等。

         

         

        智能照明设计关键

         

        针对物联网的未来,以及如何以连接照明為例突破主流市场成為新亮点。刘俊认为家庭生态系统及其要求、高度集成SoC的优势、互操作性和多协议用例的重要性,以及在整个产品生命周期内的更新性能,适应市场游戏规则改变的能力等要素都需要在设计阶段就须解决。

         

         

        除了高集成度的SoC支持外,通过协议栈和软件达成多协议设计也是促进智能照明应用加速起飞的关键要素之一。多协议设计可以满足市场快速的变化,不断更新并加入最新标准支持,以满足使用者对低成本、多功能产品的需求。

         

         

        结论

         

        刘俊认为,以智能照明驱动物联网成功的要素,首要就是产品的成本能够符合销费大众的期待,再者其功能性也必须不断升级,通过多协议设计将有助于落实上述两点。另外包括产品的互操作性、安全性等等也都是工程师需要考量的重点。

         

        目前Silicon Labs已提供行业最完整的智能照明解决方案,包括MCU、传感器、多协议无线SoC和模块,以及丰富的软件开发工具支持,将能帮助您加快产品上市时间并降低成本。更多关于Silicon Labs的智能照明解决方案信息,请访问:

        https://cn.silabs.com/solutions/home-automation-and-entertainment/connected-lighting

         

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      • 11/30网络研讨会: 多协议网状网络扩展IoT应用

        Siliconlabs | 11/320/2017 | 02:48 AM

         

        网状网络(Mesh)拓扑是许多IoT系统的理想选择,因为它能够降低系统功耗,扩展通信范围,提高可扩展性和网络可靠性,并且优化通信响应能力。许多网状网络协议目前已可应用在商业上,包括蓝牙网状网络(Bluetooth Mesh)、 Zigbee和Thread。


        Silicon Labs(亦称“芯科科技”)领先行业提供最完整的网状网络解决方案,可为整个物联网系统,商业和消费者应用带来效益,常见应用包括资产跟踪、信标、居家和楼宇自动化、照明以及智能计量。我们还将于11月30日在21ic网站举办一场在线研讨会:“以多协议网状网络扩展物联网应用”,会中将比较不同的网状网络协议,并讨论在设计时需考虑的准则,包括生态系统解决方案和无线安全的应用。同时我们将特别介绍最新的蓝牙网状网络标准以及如何进行产品的应用与开发。欢迎即刻预定您的席次。

         

        在线研讨会详细信息

        ·      主题:以多协议网状网络扩展物联网应用

        ·      日期:11月30日

        ·      主讲人:陈雄基,Silicon Labs亚太区市场拓展高级经理

        ·      报名链接:http://seminar.21ic.com/meeting/detail?meeting_id=242 

         

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      • 11/24日Silicon Labs参加深圳智能家居技术创新研讨会

        Siliconlabs | 11/317/2017 | 03:20 AM

        智能家居正在成为当下最热的风口。在云计算、大数据、物联网以及人工智能等技术的不断推动之下,智能家居行业将得到更快速的发展。未来三年,它将进入新的发展关键时期,也将是重大机遇最为集中的时期。

         

        做为物联网解决方案的领先供应商,Silicon Labs(亦称“芯科科技”)不断致力于加速并落实“智能家居”等物联网热门应用,并将于11月24日参与由大比特资讯主办的“第五届深圳智能家居技术创新研讨会” ,为智能家居、家电、安防、智能硬件照明等企业管理层、工程、研发和设计等专业人员带来精彩技术干货演讲。欢迎点击“阅读原文”即刻进行报名。

         

        Silicon Labs演讲详细信息

        ·        主题:智能家居的产品设计关键因素

        ·        日期:11月24日

        ·        地点:深圳市科兴科学园国际会议中心

        ·        主讲人:刘俊,Silicon Labs中国华南区销售经理

        ·        报名链接:http://www.big-bit.com/Meeting/2017znjj/#topic

         

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      • 秒懂时钟-抖动衰减时钟设计与应用技巧 – Part 3 : Clocktoberfest

        Siliconlabs | 11/317/2017 | 03:20 AM

        您好,欢迎来到Silicon Labs的秒懂时钟系列博客的第三集:“Clocktoberfest”版本。本期我将讨论在测量较低时钟频率的相位噪声和相位抖动时出现的一个非常常见的问题。在所有条件相同的情况下,我们通常期望分频的低频时钟产生比高频时钟更低的相位噪声。在数量上,你可能会记得这是20log(N)规则。

        然而,20log(N)规则仅适用于相位噪声,而不适用于综合相位噪声或相位抖动。相位抖动通常应该大致相同。而且,由于我们的频率足够低,所以在实际测量中我们不会发现这种关系是成立的。所以本期的问题是 - 为什么会这样呢?

         

        20log(N)规则

        首先,是对20log(N)规则的快速回顾:

        如果一个时钟的载波频率下降了N倍,那么我们预计相位噪声会减少20log(N)。例如,每个除以因子2的除法应该导致相位噪声减少20log(2)或大约6dB。这里的主要假设是无噪声的传统数字分频器。

        为什么是这样?实际数字分频器的输出是上升沿和下降沿,信号处于逻辑高电平或低电平。抖动仅出现在上升沿和下降沿。抖动对每个时钟周期的比例降低。我们的直觉可能表明,如果我们减少抖动边缘的数量,那么我们减少了分频时钟传输的抖动。事实证明是正确的。

        这可以写成:

         

        相位抖动会怎样?

        我们整合了SSB相位噪声L(f)[dBc / Hz],以获得以秒为单位的RMS相位抖动,如下所示:从f1到f2的偏移频率以Hz为单位进行积分,其中f0是载波或时钟频率。

        在实践中,所涉及的数量足够小,对于良好的时钟来说,对于12kHz到20MHz的抖动带宽,RMS相位抖动大约在10s到100s的飞秒数量级上。

        请注意,以秒为单位的RMS相位抖动与f0成反比。当频率被分频时,相位噪声L(f)下降20log(N)。然而,由于频率也下降了N,以时间为单位表示的相位抖动是恒定的。因此,与20log(N)相关的相位噪声曲线在抖动带宽上具有相同的相位噪声形状,预计会在几秒钟内产生相同的相位抖动。

         

        例子

        我们来看一个具体的例子。作为一个实验,我拿了一个Si5345抖动衰减器,输入一个25MHz的时钟,并配置它,使我只改变一个(内部)输出分频因子2,以获得从800MHz到50MHz的频率。然后,我使用Agilent(现为是德科技)E5052B测量相位噪声,并比较了每种情况下的相位噪声和相位抖动。对每个频率对五次运行进行平均和相关。为了清楚起见,我简化了实验。

        通过MSPaint的魔力和使用“Transparent Selection”功能,我可以覆盖所有的E5052B屏幕大小,如下所示。(如果运行是相同的每次只有唯一的文本被遮盖)。在下图中,轨迹通常从载波频率下降到800MHz,然后400MHz等降到50MHz。除了曲线在最高偏移频率下被压缩的地方,曲线的形状是相同的。

        然后,我列出了在12kHz至20 MHz抖动带宽上测量的相位抖动结果,如下所示:

         

        我们可以从图和表中得到两个直接的观察结果。 

        1.    曲线之间的距离接近于我们所期望的20log(N)规则,直到迹线开始呈现为朝向100kHz到MHz偏移。

        2.    对于800 MHz到200MHz,fs的RMS相位抖动大致相同。但是,对于100MHz和50MHz的情况,与期望的相位抖动是不同的。

        尽管采用了20log(N)规则,但是由于降低了输出时钟频率,尤其是在200MHz以下,相位抖动变得更糟。这些较低频率的时钟测量的远比预期抖动。因此出现了抖动分频时钟的情况。发生什么了? 

        由于明显的相位噪声基底而导致的曲线压缩似乎是计算的RMS相位抖动的差异的原因。我们通过比较800 MHz和100 MHz情况下10 kHz到20 MHz偏移的数据来验证。所有的相位噪声数据来自原始标记,除了从屏幕盖图估计的20MHz点之外。(请注意,对于8或23倍,我们预计相位噪声的增量为3 x 6 dB或18 dB。)

         

         

        只要将这些值输入到Silicon Labs在线相位噪声抖动计算器中,我们就可以得到以下结果。

         

        现在,让我们修改100MHz数据集,以消除较高的偏移频率压缩,如下所示。如果使用20log(N)规则,那么预期的18dBΔ也是如此。

         

        将修改后的值输入到在线计算器中,我们将其计算结果以高亮显示的方式添加到表格中: 

         

        这个练习证实曲线压缩考虑了相位抖动在800 MHz和100 MHz之间测量的显着差异。

         

        噪声基底

        所有的迹线变平或接近平坦的20 MHz偏移量。那么,什么是明显的或有效的噪底?请注意,一般来说,这将是一些RSS(平方和根)组合的仪器相位噪底和DUT的远相噪声。例如,如果DUT和仪器在20MHz偏移量下的有效相位噪声为-153 dBc / Hz,则RSS结果将高出3dB或-150 dBc / Hz。 

        如果仪器本底噪声远低于DUT,我们预计20 MHz偏移处的点相位噪声将从800MHz时钟的测量结果中减去6 dB。但那并不是发生的。见下表和附图:

         

        相位噪声本底不是单调变化的,这表明可能涉及多个因素。查看E5052B规格表明,随着载波频率降低,SSB相位噪声灵敏度应稍微降低。另外,来自DUT(Device Under Test)的远相噪声通常由输出驱动器的相位噪声主导,并且不可能以这种方式变化。我们很可能会将仪器的“实际”相位本底噪声作为输入频率的函数加上DUT部分的混叠来运行。 Si5345的分频器边缘可以被看作是采样分频器内部时钟的相位噪声。这个因素是独立于仪器的。可以理解的是,可能发生混叠,但是量化由于混叠引起的特定贡献可能是有问题的。 

        这篇文章(http://tf.boulder.nist.gov/general/pdf/1380.pdf)提出,如果输入信号的噪声带宽大于4×分频器输出频率v0,则分频的PM(相位调制)噪声将通过10log [(BW/ 2v0)+1]的混叠而降低。所描述的混叠主要影响我们感兴趣的远端偏移。 

        作者写道:

        “宽带噪声的混叠一般对接近载波噪声的影响要小得多因为它通常比宽带噪声高很多个数量级。“ 

        在这些特定的测量中,假定给定的BW和仪器本底噪声,对于最低载波频率估计的本底噪声是合理的。然而,似乎没有一个解决方案可以容纳所有的数据。它可能需要在最高输出频率下操作设备,然后使用外部分频器和滤波器来正确分类。也许在未来的某个帖子里。

        虽然本期的帖子集中在相位噪声上,但应该指出,分裂的杂散可以被混淆或折叠,就像上面讨论的一样。我的同事之一也证明了这一点,我建议进一步阅读他的文章:https://aspencore.us.janrainsso.com/static/server.html?origin=https%3A%2F%2Fwww.eetimes.com%2Fdocument.asp%3Fdoc_id%3D1279033)。 

         

        总结

        我们已经回顾了相位噪声仪表的明显的或有效相位噪底对于足够低的频率时钟的相位噪声曲线和相位抖动测量的影响。在用DUT和相位噪声设备工作一段时间之后,您将认识到典型的相位噪声曲线,设备的近似相位噪底以及相位抖动的合理预期。当然,对于上述情况,对200 MHz以下的相位抖动测量,我们不得不采取一定的措施。如果有疑问,请尝试更高频率的类似配置以进行比较。由于任何仪器本底噪声的变化和/或由于较高的分频系数导致的混叠,您只会错过次级相位噪声劣化。 

        与往常一样,如果您有建议,或者有问题想要回答,请将其发送到kevin.smith@silabs.com,使用主题Timing 101。谢谢你的阅读。

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      • 动态多协议无线软件知识搶先看

        Siliconlabs | 11/317/2017 | 03:18 AM

        Silicon Labs(亦称“芯科科技”)日前发布新一代动态多协议无线软件,通过不断更新我们领先的无线解决方案,协助物联网开发者加速朝向“更互联的世界”迈进。

        动态多协议软件通过在单一SoC上运行Zigbee和低功耗蓝牙(Bluetooth low energy),将能汇集这两种协议的关键应用优势。这种多协议解决方案可实现物联网(IoT)应用的高级功能,且不会带来双芯片架构的额外复杂性和硬件成本,从而将无线子系统物料清单(BOM)成本和尺寸降低达40%。

        该软件还可以通过Bluetooth信标扩展基于Zigbee的可连接照明和楼宇自动化系统,更轻松地部署可扩展的室内基于位置的服务基础设施。欢迎探索更丰富的产品和技术资料。

         

        动态多协议基础知识

        许多联网设备可以通过支持多个无线连接标准来改善用户体验和增强功能。我们习惯于支持蓝牙、无线网络和其他连接选项的智能手机,提供影音串流,以及耳机和智能手表的连通性。一直以来,许多物联网系统在电源、尺寸和成本要求上,都对支持多种协议带来的巨大的技术挑战。动态多协议无线连接提供了一种可行的方法,通过使用一种时间分割机制在协议之间共享无线电,减少无线系统成本并简化系统设计,从而同时支持单一芯片上的多个无线协议。

        支持多种协议的好处:

        ·        为连接设备提供直接的基于智能手机的配置和控制

        ·        通过减少射频组件来简化无线子系统设计

        ·        包括诊断功能,通过智能手机检查设备的健康状况

        ·        为移动应用程序使用多协议集成电路

        ·        可添加一个高速OTA固件更新的机制

         

        动态多协议亮点应用

        在消费者和商业环境中,连接设备的有用性可以通过多协议连接来增强或改进。例如,在家庭自动化方面,Zigbee提供了全家庭无线覆盖的网络功能,并通过网关来控制来自家庭以外的设备。当蓝牙低功耗被引入时,可以使用智能手机进行直接的本地控制,并且可以添加位置感知。这将带来更先进的家庭自动化功能,比如通过蓝牙智能手机控制门锁,使用门锁来调节Zigbee灯泡,并使用蓝牙信标来提供系统健康信息和位置感知功能,通过智能手机检测人的移动。

        在零售或商业环境中,人们希望利用诸如蓝牙信标之类的技术来提供基于位置的广告、跟踪资产和开发热图来跟踪客流量。大规模采用的挑战之一是需要专用的beacon设备。此外,对于beacon生命周期管理来说,连接性的范围对更新设备的后勤工作有影响。通过将蓝牙信标集成到诸如照明等联网基础设施中,可以创建大规模覆盖区域。一盏灯或灯具可以作为部署蓝牙信标的工具,而不是必须同时部署连接灯和信标。这为基于位置的服务提供了一种更具成本效益的途径。

        更完整的产品及技术应用资料,请访问动态多协议无线软件学习中心:https://cn.silabs.com/products/wireless/learning-center/dynamic-multiprotocol

         

        动态多协议无线软件演示视频

        为了让工程师快速掌握动态多协议无线软件的基础应用知识,我们特别制作了一系列演示视频,通过Silicon Labs支持多协议、多频段的Wireless Gecko无线SoC开发板搭载动态多协议软件,展示在单芯片上结合Zigbee, 蓝牙和信标的IoT参考设计,可以与智能手机轻松建立连接并实现更智能化的信标应用。请访问下方链接观看演示视频:

        ·        Silicon Labs无线多协议展示 / Applications ofMultiprotocol - from Silicon Labs (链接)

        ·        应用单芯片执行多协议/MultiprotocolExecution on a Single Chip (链接)

        ·        集成Zigbee, 蓝牙和信标应用演示 / Combining Zigbee, Bluetooth, andBeacons - Demo (链接)

         

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      • 三大网状网络技术分析,蓝牙欲异军突起?

        Siliconlabs | 11/313/2017 | 03:47 AM

        随着2009年蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)的切入,再到现在的蓝牙网状网络(Mesh),我们正看到并将看到有更多的新应用出现。早期,家庭/楼宇自动化、信标、照明和资产追踪/管理等组网应用主要采用Zigbee网络。然而,Zigbee需要设计路由器/网关,这对开发者形成负担,因此行业也进一步提出了基于IPv6的Thread网状网络标准,形成目前技术三分天下的局面。

         

        对此,Silicon Labs(亦称“芯科科技”)亚太区市场拓展高级经理陈雄基先生近期接受专业媒体专访,针对三大网状网络技术标准及设计应用做了详细的分析,以便设计者能在产品开发初期选用最合适的方案,同时他也介绍了Silicon Labs领先的多协议无线软硬件产品。欢迎点击“阅读原文”至我们的中文论坛浏览完整文章内容。

         

        三大网状网络技术比较

        关于目前市面上三大网状网状技术-Bluetooth Mesh、Thread、Zigbee的比较,在实际的应用场景,灯、风扇、门锁可能已经有Wi-Fi、蓝牙无线连接之外的其他连接,这就提出了多协议的需求。比如Amazon Echo就支持Wi-Fi和Zigbee,这就需要支持相应的生态系统。

         

        再就是应用层的需求、性能需求(家庭覆盖范围、吞吐量以及是做视频传送应用还是做简单监控应用等)以及IP连接需求(比如Thread就是为了对IPv6提供支持)。

         

        下图是网状网络技术比较。从应用层可以看出,目前Bluetooth Mesh的网络模型(主要定义灯、开关)相比Zigbee的dotdot还不够完善,毕竟Zigbee已经有十多年的历史,比如dotdot对灯(调光、色温、组网等)、门锁、传感器、开关等的定义非常丰富,可以很好配合智能家居使用。

        然而,陈雄基补充说Zigbee有路由需求,需要设计网关。这对很多开发者来说是个负担。因此,具体采用哪种无线连接开发,要根据终端市场需求进行判断。

         

        另一方面,随着智能手机的普及,业界也希望直接利用智能手机来实现这些组网应用的访问与控制,进而实现潜在的云连接。

         

        蓝牙网状网络崛起

        Bluetooth SIG在7月发布了Bluetooth Mesh(蓝牙网状网络)更新。随着网状网络的加入,蓝牙也有潜力被应用于这些场景上。

         

        蓝牙网状网络扩展了蓝牙的覆盖范围。早期的蓝牙基本速率/增强数据率(BR/EDR)主要用于音频和语音串流应用。随着2009年蓝牙低功耗(BLE)的切入,再到现在的蓝牙网状网络,我们正看到并将看到有更多的新应用出现。

         

        以前,蓝牙的主流是点对点的应用。“虽然有厂商宣称自己的产品可以1对多,但仍是星形网络。”芯科科技(Silicon Labs)公司亚太区高级市场经理陈雄基日前在媒体交流会上向记者表示。

         

        蓝牙早期是星形网络,从中心节点到其他节点是点对点应用。星形网络有一些先天不足,比如距离限制。网状网络可以改善这个问题。它通过将其他节点作为中继,来增加射频传输距离,从而进行更好覆盖。

         

        “蓝牙网状网络通过路由功能解决单点故障问题。它理论上可支持相对多的节点。安全性是一大关注,蓝牙网状网络提供一定安全支持。”陈雄基强调,“蓝牙和WiFi之所以被大众接受的程度高,在于它们提供良好的互操作性。蓝牙网状网络从应用层到网络层、物理层等进行了全部定义。这是与Zigbee和Thread之间的一个重要差异。”

         

        四大功能完整覆盖各应用场景

         

        蓝牙网状网络包括中继功能、低功耗功能、友邻功能和代理功能。

         

        蓝牙网状网络需要有至少一个代理节点来实现和手机的通信。手机提供的是蓝牙BLE连接,因此代理节点需要同时支持BLE和网状网络。“蓝牙网状网络最大的优势实际上是支持手机连接,然而现在的手机还不支持蓝牙网状网络,所以必须通过代理节点来进行切入。”陈雄基补充道。

         

        除了手机和代理节点之间的通信外,其他部分就是网状网络部分。其中,绝大部分照明节点都会提供中继功能(中继节点)。低功耗功能是指低功耗设备处于睡眠状态时,需要有朋友节点帮助存储请求数据。当它醒来时就可以从朋友节点获取更新数据。这样就可以保证所有信息都被收到。“代理节点至少要有一个,从而对整个应用场景提供支持,否则与其他私有协议就没有差异。”陈雄基说。

         

        另外,边缘节点是指周围的节点,没有中继功能。“节点太多、不停重发会导致无线频谱无法支撑,而导致整个网络失去反应。蓝牙网状网络通过增加边缘节点选项进行改善。”陈雄基透露。

         

        下图是蓝牙网状网络应用层的定义。它和Zigbee、Thread有比较大的差异,进行了详细底层定义,甚至是开关服务器都有在协议里定义,这样就能够提供更好的兼容性。另外它通过传感器设定服务器、时间服务器等来支持睡眠产品的定时器动作。

         

        面向蓝牙网状网络应用的Wireless Gecko(小壁虎)产品组合

         

        Silicon Labs为组网应用提供Wireless Gecko产品组合。对于蓝牙网状网络应用,开发者可选择SoC芯片或模块(SiP或PCB模块)进行开发。

         

        陈雄基说明,对于Blue Gecko的三款SoC产品,EFR32BG13 Blue Gecko鉴于其Flash容量(512kB)和RAM大小(64kB),最适合蓝牙网状网络应用。

         

        512kB的Flash允许放BLE和蓝牙网状网络的协议,同时也能做OTA的更新。同时它提供时钟功能,其高精度低频RCO用来取代外置32.768kHz晶振。此外,该芯片也提供能源管理,包括DC-DC转换和低电压检测等。安全则包括一系列加速引擎。在串行接口方面,URART、GPIO、I2C、USART通通提供支持。计时器和触发器部分加强了时钟功能。模拟模块可用作照明驱动。无线部分支持BT 5高速率和远距离。

         

        对于Blue Gecko蓝牙模块,SiP模块可直接用于可穿戴设计。它集成了天线、晶振以及所有相关射频部分(稳定性都已通过测试)。同时也通过了各种认证,包括FCC、CE通用认证,以及各国认证,从而开发人员可以放心使用。

         

        下图是Blue Gecko模块产品组合。其中,BGM111是PCB模块。BGM12x和BGM11S都是SiP模块。BGM13S的13是指和EFR32BG13对应的型号,S是指SiP模块。这款模块将在年底推出,而PCB模块则是会马上推出。

         

         

        开发工具支持

        对于硬件,所有Wireless Gecko产品都是基于同一套底板开发。其上可以换不同的模块,包括不同系列的Wireless Gecko、不同的RF输出以及不同频点。对于软件,Silicon Labs可提供整套相关SDK,把网状网络模型和BLE(即GATT、ATT、GAP SM和L2CAP部分)合并,从而让开发人员可以开发代理节点设备。

         

        陈雄基透露,对于网络分析,过去绝大部分BLE应用都是做点对点应用,对网络分析要求很低。而在做网状网络时,由于无线频谱有复杂表现,对网络分析的要求会相应提高。如果没有工具分析,开发人员将不知道会发生什么问题。因此,Silicon Labs在硬件上提供Packet trace工具。相对于其他监听(sniffer)工具只是单纯看空中流量,它是直接连到芯片上抓数据。这样甚至连芯片是否有发信号、收到信号做了哪些处理都清楚。

         

        探索更多Silicon Labs多协议无线解决方案产品信息:https://cn.silabs.com/products/wireless

         

        原文链接:http://www.ednchina.com/news/article/20171016ZigBee

         

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      • 【新品】多协议无线软件通吃Zigbee/蓝牙

        Siliconlabs | 11/313/2017 | 03:47 AM

        Silicon Labs多协议无线软件提升下一代IoT连接应用

        新软件通过Bluetooth®信标和与智能手机APP直接连接增强Zigbee®网状网络

         

        Silicon Labs(亦称“芯科科技”)日前为其Wireless Gecko片上系统(SoC)和模块产品组合发布了新的动态多协议软件,可同时在单一SoC上运行Zigbee®和低功耗蓝牙(Bluetooth® Low Energy),汇集了这两种协议的关键应用优势。这种多协议解决方案可实现物联网(IoT)应用的高级功能,且不会带来双芯片架构的额外复杂性和硬件成本,从而将无线子系统物料清单(BOM)成本和尺寸降低达40%。请点击“阅读原文”至Silicon Labs中文论坛了解完整新闻发布内容。

         

        动态多协议软件允许用户使用智能手机APP通过Bluetooth直接对Zigbee网状网络进行部署、更新、控制和监控。该软件还可以通过Bluetooth信标扩展基于Zigbee的可连接照明和楼宇自动化系统,更轻松地部署可扩展的室内基于位置的服务基础设施。通过向Zigbee网状网络添加低功耗蓝牙功能,开发人员可以创建更易部署、使用和更新的下一代IoT应用。

         

        施耐德电气Smart Space业务高级副总裁Nico Jonkers表示:“多协议技术是IoT无线连接的未来。Silicon Labs的多协议软件和Wireless Gecko SoC使得施耐德电气能够创建支持低功耗蓝牙和各种网状网无线标准的产品。这种灵活性使得消费者和安装人员能够使用熟悉的工具,如智能手机和平板电脑与联网设备进行交互,以进行安装和更新,同时保持Zigbee网状网络的完整性。我们的智能家居产品Wiser充分利用了这种灵活性,提供简单的安装和牢靠的网状网络。”

         

        受益于Silicon Labs多协议软件的应用示例包括:

        • 智能照明 — 在住宅照明中,消费者可以使用智能手机APP来简化设备安装/设置。基于Zigbee的商业照明系统可以扩展传输蓝牙信标,以实现室内定位服务或资产跟踪。安装人员和维护团队可以通过Bluetooth智能手机或平板电脑,对特定设备进行Zigbee设备的部署、更新或执行诊断。最终用户可以使用智能手机控制一组灯光并接收信标去辅助室内导航。

        • 智能家居— IoT产品可以连接到流行的家庭自动化平台和语音助手,其在支持Zigbee的同时,还支持直接连接到智能手机去进行简单的设置和本地监控。例如,可连接门锁可以通过网状网络远程访问,也可以通过智能手机APP在本地解锁。包括位置信息的Bluetooth信标可用于增强智能手机APP,并为自动化应用提供附加环境信息。

        • 智能楼宇— 基于Zigbee的商业楼宇自动化系统能被有效扩展,使得员工可以使用具有Bluetooth功能的智能手机、平板电脑或智能标签与其进行互动。例如,可连接HVAC系统可以根据员工配置文件中设置的使用习惯或用户偏好自动调整。SiliconLabs的多协议无线技术简化了信标基础设施的实现,并能够将楼宇转变为可连接的智能空间。

         

        Silicon Labs高级副总裁兼物联网产品总经理Daniel Cooley表示:“利用我们的Wireless Gecko SoC和模块以及动态多协议软件,开发人员能够将联网设备转变为智能的多功能应用,实现自动化、加速智能设备普及、提供下一代IoT功能。在单芯片上提供多协议Zigbee和Bluetooth连接也能够降低设计成本、简化软件开发、改善产品生命周期管理并加快上市时间。”

         

        Silicon Labs动态多协议软件由高度优化的无线协议栈和在MicriumOS上运行的高级无线电调度器提供有力支持。开发人员可在SimplicityStudio中获得软件开发工具包(SDK),其中也包括基于所选WirelessGecko开发套件的可连接照明演示代码和移动APP参考设计。

         

        Silicon Labs拥有15年的网状网络开发经验和1亿多个部署节点,是提供先进多协议无线解决方案的市场先行者。SiliconLabs也是Bluetooth创新的领导者,提供超小尺寸Bluetooth系统级封装(SiP)模块和多协议SoC,支持低功耗蓝牙和Bluetooth网状网络连接。Silicon Labs提供全面的软件工具和协议栈,以简化网状网络和Bluetooth开发。

         

        丰富的技术资源

         

        新的多协议软件现在已可提供给当前使用Silicon Labs EFR32MG12和EFR32MG13 Wireless Gecko SoC和相关模块的客户。请联系各地SiliconLabs销售代表或授权经销商获取EFR32Wireless Gecko SoC和无线模块定价。欢迎立即行动,浏览网站www.silabs.com/dynamic-multiprotocol,下载Silicon Labs的多协议软件,订购Wireless Gecko SoC、模块和开发套件。

         

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