本指南为设计师提供经验证策略，选择过流过压保护与低功耗控制元件，保障智能电源插座安全并提升效率。 无线通信、互联网、电子电路进步开启智能设备新时代。利用物联网 (IoT) 技术，传统设备——如调光器、电源插座、GFCI/AFCI——演进为智能、远程可控方案，将电源管理、安防、环境控制直接送入家庭。 传统设备仅能手动操作或常通电，智能变体集成专用电子电路和固件，允许通过蜂窝、Wi-Fi、蓝牙链路响应 PC、平板、智能手机或虚拟助手命令。 安全可靠设计 确保新智能设备安全稳健是核心挑战。消费者要求不间断服务，但设备必须承受广谱电气扰动——雷击浪涌、电机启动感性瞬变、静电放电 (ESD)、快速瞬变

探索光纤通信系统基础概念的综合入门指南。 本文解释光通信系统关键组件，详述光纤网络中发射机和接收机电路。 什么是光通信系统？ 数十年来电子数据通过传统硬线缆或无线电链路传输，各有信号损耗、干扰、带宽限制等局限。光纤链路——无论音频、视频或数据——相较传统电缆具独特优势：更高带宽、免疫电磁干扰、长距离低衰减。 随信息技术飞速发展，光纤通信成现代电信基础设施不可或缺部分，支撑从宽带互联网到高速局域网 (LAN) 一切。其提供高质量高速信号能力使其成现代通信系统骨干。 光纤工作原理 光纤链路通过高反射率核心电缆传输编码在光中的模拟或数字数据。核心充当光导，通过全反射沿光纤反射光子。典型光通信模块

对我们许多人，居家办公可能延续至 2020 年以后。你需要合适工具达成目标。 2021 年现实之一是许多工程师仍困家中，所有酷炫小工具落灰公司。新世界如何保持生产力？能在家完成多少工作？取决于项目。你需要合适工具达成目标。 把测试测量设备带回家的物流 许多带班做通心粉雕塑的幼儿园老师会说：“用垃圾只能做垃圾。”工具测试设备同理。去不了公司，你或雇主得掏腰包把工作带回家。 若雇主提供设备津贴，你应能保留并税务折旧。但无论设备如何进家，建议调查保险选项；房屋保险可能不愿赔偿你从公司带回家的 5 万美元示波器。 电气工程测试设备，我推荐“买一次哭一次”理念。买能用十年以上的优质工具。或者公司开发周

发现模拟与数字 IQ 调制/解调实现卓越通信链路性能所需的确切规格。 前文探讨数字或模拟方法哪种更适合 I/Q 组合分离。本文在此基础上概述必须满足的性能准则以确保可靠链路。 模拟 IQ 调制器与解调器要求 表 1 总结近期文献关于 IQ 不平衡降低基于 OFDM 链路性能的发现。参考文献见前文完整列表。 表 1: 模拟 IQ 调制器和解调器要求 点击放大表格至全尺寸 16 结果，尽管集成调制器可达 ~0.02 dB 和 0.2° 不平衡，留下知识空白。 DAC 和 ADC 要求 模拟 IQ 用基带转换器 模拟 IQ 设计仍依赖基带 I/Q 路径数据转换器，如前文图 1A 和 1B 所

数据转换器建模助力精准系统仿真 工程师常面临紧张设计进度，几无时间回答数据转换器性能关键问题。本系列解答这些问题，始于探索如何为系统级仿真建模模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC)。 前作中作者考察 I/Q 组合应数字还是模拟实现，并概述稳健通信链路性能要求。本文在该基础上探讨如何量化和建模直采射频采样架构中 DAC 和 ADC 关键参数。 直采射频调制与解调 图 1 演示两种常见拓扑：直采射频 DAC 转换调制和直采射频 ADC 转换解调。DAC 和 ADC 统称数据转换器。 图 1(a). 调制器 图 1(b). 解调器 虽数据转换器非理想性链路级影响有充分文档，但此配置下

本文讨论另一种在系统仿真中建模 ADC 的方法：使用有效位数 (ENOB) 并引入五阶多项式调整理想量化器输入。 本系列至今讨论了在系统仿真中建模数据转换器的各种方法优劣，特别是使用有效位数 (ENOB) 的建模方法。 现在继续讨论，新增要素：直接用五阶多项式加到理想量化器输入上调整 ADC 模型。 新 ADC 模型描述 前文模型未产生任何显著杂散频率 (spurs)。因杂散是 ADC 性能重要特征，需要更好模型。 如图 1 所示。 图 1. 这在理想量化器输入端添加五阶多项式。 应用双音输入确定参数 αᵢ(f_c) 和 N_E(f_c)；f_c 为两音中心频率，如图 2（即首文图 4）。

本文开启量化噪声深度系列，概述指导探索的分析框架。 本系列延续两篇前作。第一篇探讨正交 (I/Q) 组合分离应模拟还是数字实现。评估 I/Q 调制解调器、ADC/DAC 性能，讨论高质量通信链路关键准则。 ADC 和 DAC（统称数据转换器）未针对现代通信波形完全表征。因此作者着手调研其性能并提供现实模型。第二篇探讨用 ENOB 和互调多项式建模 ADC/DAC，引入含低通滤波器的更全面模型。 系列目标 许多数据转换器性能分析常见场景： 图 1. 数据转换器使用简化框图 数据转换器在奈奎斯特带宽 (B_N) 上输出总噪声功率 N。后续滤波器——带通或低通——带宽 B_o。通常滤波器后噪声功

以脉冲无线电为例，考察超宽带 (UWB) 技术相较其他短距无线通信技术的优势。 超宽带 (UWB) 是短距无线通信技术——如 Wi-Fi 或蓝牙——利用极大相对和/或绝对频带收发信息。按 FCC 规定，UWB 设备可在 3.1–10.6 GHz 频段免许可运行（PDF）。 本文考察 UWB 技术重要特性。 UWB 共享无线频谱 分配给 UWB 的部分频段已被现有通信系统使用。如下图，802.11ac——高吞吐 WLAN 协议——和 UWB 均可用 5 GHz 左右频段。 图 1. UWB 在“噪声底”下工作示意。图源 ITU UWB 试图更高效利用稀缺频谱资源。 UWB 如何在不干扰现有无

学习两种解调方法对比：同步解调与整流型解调。讨论各方法优势、缺点及适用场景。 前文讨论了二极管整流解调器的操作与挑战。本文先看整流型解调器的一般局限，再看同步解调器如何解决部分问题，最后看同步解调在 LVDT 应用中的劣势。 整流型解调器的局限 虽精密整流器能补救简单二极管整流器的挑战，整流型解调器总体有若干缺点。整流型解调器需访问 LVDT 次级中心抽头以整流各次级绕组电压。因此此类解调仅适用于 5 线 LVDT（图 1(b)）。 图 1. (a) 4线和 (b) 5线 LVDT。 其他解调方法无需中心抽头，通过处理两次级电压差确定铁芯位置。这些解调器允许用 4 线 LVDT（图 1(a

理解石英晶振频率偏差 精准计时对每个电子系统至关重要，石英晶振是行业首选方案。其压电特性将机械应变转电压、反之亦然，提供高可靠、低成本频率基准。然而多指标决定晶振实际表现：频率容差、频率稳定性、老化。 频率容差 频率容差定义 25°C 时偏离标称频率的最大值，以百万分比 (ppm) 表示。例如 32 768 Hz 晶振 ±20 ppm 容差，室温下振荡范围 32 767.34464 Hz 至 32 768.65536 Hz。源于正常制造装配公差。常见容差等级 ±20 ppm、±50 ppm、±100 ppm。定制 ±5 ppm 晶振存在但溢价高。 频率稳定性 与容差不同，稳定性描述晶振频率

工程师如何选择最优 5G 性能频段 5G 革命已全面展开，网络提供前所未有的高数据率、低延迟、大带宽。5G 非单一技术；包含三个截然不同频率范围，各在覆盖、容量、性能间提供独特权衡。 低频段（600 MHz – 3 GHz）：部署最广，提供宽覆盖和强室内穿透。 中频段（3 GHz – 6 GHz）：平衡容量与覆盖，适合城郊部署。 10 GHz）：提供 5-10 倍更高数据率、10-20 倍更低延迟，但需密集基建且极易受障碍物影响。 当前低、中频段部署占主导——提供超 LTE 的上下行速度且安装更易——但毫米波是解锁真正超高速、超低延迟应用（自动驾驶、远程手术、实时游戏）的“圣杯”。 毫米波

为何工程师应优先硬件安全：设计是第一道防线 安全在工程中常被视为事后考量，但现实是最稳健系统从一开始就将安全纳入设计。理解加密学和常见攻击向量，让工程师能将防护直接嵌入设计，降低昂贵部署后修复风险。 前文简介加密学、Diffie-Hellman密钥交换、椭圆曲线加密(ECC)。现在探讨攻击者如何利用硬件弱点及如何对抗。 为何电气工程师必须关注安全 交付安全、企业级或安全关键设备时，工程师应贯穿开发生命周期与芯片厂商和安全研究者合作。Microchip、Silicon Labs、WolfSSL等公司设有专门安全团队，可就最佳实践和新兴威胁提供建议。 安全从不绝对；目标是提高攻击者准入门槛。良好设

RISC-V硬件为IoT连接嵌入式设备提供稳健安全，超越纯软件所能达到水平。 随着物联网扩张，保护嵌入式设备要求从以软件为中心的网络安全转向基于硬件的防护。RISC-V提供这种次级防御。 曾被视为未来概念的IoT现已成现实。分析师预测连接设备数量可能在2025年超750亿。 图1. 2015至2025年IoT连接设备预测增长。图片由Statista提供。 虽然IoT常唤起智能家电联想，但大部署多为企业级。2018年Trustwave调查显示，64%受访组织已引入IoT设备，额外20%计划2019年部署。 尽管快速采用，仅28%受访者视IoT网络安全策略为非常重要。此鸿沟凸显紧迫脱节：消费者和

学习如何为低功耗外设项目配置Microchip RN487x系列蓝牙模块。 构建紧凑节能设备时，蓝牙几乎总是首选通信。多年标准成熟，如今大量即用型模块提供完整片上系统(SoC)，满足许多外设需求。热门例子是Nordic nRF52840，集成32位处理器、多协议蓝牙无线电、完整I/O接口如GPIO、PWM、USB、SPI、I²S。 虽强大，但这些SoC学习曲线陡峭、嵌入式固件集成开发耗时大。许多常见用例——仅需少量模拟/数字通道的远程感测或控制——更简单、聚焦的方案往往更佳。 Microchip RN487x家族应运而生。该家族两模块——RN4870和RN4871——提供多路并发双向数字和模拟

使用RN487x蓝牙模块构建可靠数字输入输出外设 在Microchip RN487x蓝牙模块三部曲第二部分，我们将演练创建数字输入(开关)和数字输出(LED)。模块配置背景请参考第一篇文章。 项目1：RN487x数字输入开关 设计遵循三步模式： 硬件——产生数字信号的开关。 配置——RN487x命令分配数据库变量并映射引脚。 应用——读取数据库值的工作站脚本。 数字输入硬件 输入为简单常开开关(SW1)。RN487x提供内部上拉，开关接地闭合给出干净两态信号。 我们用支持单引脚GPIO的RN4871。电路可由两节AAA电池或纽扣电池供电。额外元件： C1：电源稳定旁路电容。 R1, C

制造仍是电气工程生命周期最大瓶颈，常将项目周期延至数月甚至数年。 软件和设计工具飞速演进，制造阶段却自1980年代以来滞后。这种迟缓周转扼杀工程师创造力，延迟新品上市。解决之道是转向软件驱动自动化和工业物联网(IIoT)，大幅缩短制造周期。 数百台IIoT设备协作采集交换实时数据，将传统工厂转化为智能生态系统。配合自动化软件工作流，制造商可发掘新效率、减少浪费、加速创新。 图1. Tempo PCBA制造设施内部。 Tempo通过在其PCBA工厂贯穿软件自动化，体现这一转变，瞄准长期困扰行业的原型瓶颈。 设计-构建-测试循环 原型生产遵循循环设计-构建-测试(DBT)回路(图2)。工程师提交

探索LoRa用于公用事业的长距离、低功耗智能计量 连接设备激增正在重塑智能计量格局。城市和企业正转向基于LoRa的方案，更高效地监控和控制公用事业。 据IHS Markit，2018年全球安装智能电表超7亿，预测到2025年三分之一电表将被智能技术替代。 传统抄表依赖技术人员开车穿行社区，通过短距无线设备采集数据。该方法在农村郊区可行，但在稠密城市、室内和地下环境吃力。 LoRa穿透厚墙和到达地下装置的能力，使其成为许多公用事业运营商首选。以下章节详述LoRa设备如何部署于智能计量并展示实际应用。 典型LoRa部署 标准LoRa部署(见图1)含四大核心组件，均受LoRaWAN协议管辖——全球开

为何可靠性验证对AI/ML处理器至关重要 随着AI和机器学习成为从自动驾驶汽车到医疗诊断等广泛应用的核心，底层硬件任何故障都可能动摇整个系统的可信度。 过去几年企业加速采用AI，使其成为实现业务目标的首要任务。这股势头由算法进步、前沿硬件设计和数字化数据指数级增长驱动。然而，为维持增长，企业必须证明AI/ML技术生成结果可信。这种信任始于为AI/ML功能提供动力的集成电路(IC)设计与验证。 AI/ML处理范式 AI工作负载大致分为数据中心/云端和嵌入式两类。前者计算资源位于远程数据中心，后者专用AI芯片或协处理器嵌入设备或更贴近用户的边缘服务器。边缘设备可专用于训练(机器学习)或推理。历史上

步进电机为IoT设备提供精准、低功耗驱动——从摄像头定位到阀门和窗帘控制。 传感器赋能的智能物体已作为IoT的眼耳服务多年。然而，长期以来，能响应数据移动的实用、负担得起的手却稀缺。得益于廉价、IoT就绪驱动器，小电池组现可驱动步进电机、电磁阀等执行器，将虚拟指令转化为有形动作，局面正在改变。 图1a. 步进电机发现越来越多IoT应用，如这款远程激活暖气控制器。 图1b. 暖气控制器搭配Microchip AVR IoT开发板展示。 因步进电机按离散精准步进移动且断电保持位置，在定位安防摄像头、调节远程传感器、驱动风门、阀门和窗帘等任务中表现出色。 在有限功率包络内运行 虽存在市电供电电机

用先进安全IC保护IoT嵌入式设计 在当今互联世界，您开发的每个新智能设备都面临成为攻击向量的风险。本文概述IoT设计面临的最迫切安全威胁、必须内置的核心功能，以及现代安全IC如何从一开始简化保护产品的任务。 时机为何重要：从山寨到客户伤害 安全必须尽早集成，而非事后补救。无防护IoT设备可成企业网络入口，危及敏感数据甚至用户安全。克隆和仿冒普遍；它们侵蚀营收并损害品牌声誉。正品元件不只保证性能，还帮防恶意软件渗透。 高风险案例包括医疗设备。2023年美国国土安全部通报警示，Wi-Fi植入式起搏器可能被短距攻击者注入、重放或篡改遥测数据。类似地，FDA允许医疗器械翻新，但该过程可能破坏限用功能