作為世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體產(chǎn)品供應(yīng)商，TI 不僅在 DSP 的市場(chǎng)份額上有超過(guò) 65％占有率的絕 對(duì)優(yōu)勢(shì)；在模擬產(chǎn)品領(lǐng)域，TI 也一直占據(jù)出貨量世界第一的位置。而本手冊(cè)是針對(duì)中國(guó)大學(xué) 生創(chuàng)新活動(dòng)的簡(jiǎn)化選型指南，幫助老師和同學(xué)們快速了解 TI 的模擬產(chǎn)品。 需要提醒大家的 是， 這本手冊(cè)僅僅涵蓋了 TI 模擬產(chǎn)品的一小部分， 如果您需要更為全面細(xì)致的選型幫助和 技術(shù)文檔，請(qǐng)?jiān)L問(wèn) www.ti.com/analog 以獲取運(yùn)算放大器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，電源管理，時(shí)鐘， 接口邏輯和 RF 等產(chǎn)品信息，訪問(wèn) www.ti.com/mcu 以獲得更多 MSP430,Tiva 和 C2000 的產(chǎn)品 信息。 眾人拾柴火焰高，如果你讀過(guò)本手冊(cè)的前面幾個(gè)版本，一定會(huì)對(duì)其中略去的幾個(gè)章節(jié)耿 耿于懷，也會(huì)對(duì)其中草草結(jié)束的部分感到不滿，今年在 TI 中國(guó)大學(xué)計(jì)劃工程師團(tuán)隊(duì)的共同努 力下,我們基于 2012 年的版本將本手冊(cè)進(jìn)行了第一階段的充實(shí)工作。比如我們加入了原理部 分，解讀了放大器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，電源的指標(biāo)和選型方案；比如我們完善了應(yīng)用技巧相關(guān)的 章節(jié)，突出了實(shí)際操作中需要注意的問(wèn)題，比如噪聲控制，PCB 設(shè)計(jì)，等等；比如我們開(kāi)始 逐步強(qiáng)調(diào)模數(shù)混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性，畢竟在現(xiàn)代的電子系統(tǒng)中，純模擬的模塊已經(jīng)越來(lái)越 少了。諸如這些改進(jìn)，都是為了把更多的業(yè)界先進(jìn)技術(shù)帶給高校學(xué)生，加強(qiáng)同學(xué)們的工程實(shí) 踐能力，培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)意識(shí)。 本手冊(cè)將分為以下幾部分介紹信號(hào)鏈和電源相關(guān)的知識(shí)及 TI 產(chǎn)品在大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)中的 應(yīng)用： 第一部分：運(yùn)算放大器的原理和設(shè)計(jì)，由王沁工程師整理和編寫(xiě)； 第二部分：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的原理和設(shè)計(jì)，由崔萌工程師整理和編寫(xiě)，鐘舒陽(yáng)和謝勝祥兩位 工程師也參與了其中的部分章節(jié)； 第三部分：線性電源和開(kāi)關(guān)電源的原理和設(shè)計(jì)，由胡國(guó)棟工程師整理和編寫(xiě)，汪帥工程 師也參與了其中的部分章節(jié)。 全書(shū)由黃爭(zhēng)規(guī)劃并進(jìn)行了校對(duì)和修改。但是由于時(shí)間倉(cāng)促，水平有限，手冊(cè)中一定存在 不少錯(cuò)漏，請(qǐng)大家積極給予反饋，提出寶貴意見(jiàn)。 德州儀器中國(guó)大學(xué)計(jì)劃 I TI 概覽 德州儀器公司，Texas Instruments，即 TI，是總部在美國(guó)德克薩斯州的一家高科技企業(yè)。實(shí) 際上 TI 的中文名字并不是特別的“清晰明了”，一方面是容易跟咱們的山東德州（因扒雞而聞名） 混淆；另一方面，我曾被問(wèn)到，參加你們的大學(xué)計(jì)劃，買(mǎi)示波器這類“儀器”打幾折？在這些令人 哭笑不得的問(wèn)題背后，其實(shí)是 TI 近 80 年的悠久歷史。德州是美國(guó)的主要石油產(chǎn)地， 1930 年 TI 的前身“Geophysical Service Inc.”在德州成立時(shí)的主要目的是研發(fā)地震儀和石油探測(cè)儀器，因此 GSI 在 1950 年正式上市時(shí)就挑中了德州儀器這個(gè)名字。這也就是 TI 名字的由來(lái)。 在 1958 年，TI 的工程師 Jack Kailby 先生發(fā)明了世界上首顆集成電路芯片，這項(xiàng)發(fā)明為人類 進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)， Jack Kailby 先生也因此在 2000 年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。從此，半導(dǎo) 體業(yè)務(wù)開(kāi)始在 TI 發(fā)芽。但是，60/70 年代的美國(guó)企業(yè)追求的是大而全，TI 也不例外，擁有非常多 的業(yè)務(wù)部門(mén)，這種情況一直持續(xù)到 90 年代中期。在這 30 年間，TI 在半導(dǎo)體研發(fā)方面一直保持著 創(chuàng)新，從第一顆單芯片微處理器，到最簡(jiǎn)單的數(shù)字語(yǔ)音合成芯片“spell & speak”，到 1982 年的 第一個(gè)單芯片數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），到 1993 年發(fā)明的數(shù)字光源處理技術(shù)（DLP）片，半導(dǎo)體 業(yè)務(wù)開(kāi)始在 TI 的營(yíng)收中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。在 1995 年的時(shí)候，TI 的營(yíng)收達(dá)到了 130 億美 元，成為過(guò)百億美元的財(cái)富 500 強(qiáng)，但有些業(yè)務(wù)在市場(chǎng)的排名并不十分理想，比如，筆記本電腦 排名第九，企業(yè)軟件排名第十，打印業(yè)務(wù)排名第九，國(guó)防工業(yè)排名第十，惟一排到第一位的就是 DSP 業(yè)務(wù)。 面對(duì)更大的競(jìng)爭(zhēng)和即將來(lái)臨的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，TI 高層銳意變革，在 90 年代初就非常有遠(yuǎn)見(jiàn)的提 出了要做“數(shù)字時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)者”。1996 年 Tom Engibous 出任 TI 總裁，確定了 TI 的重點(diǎn)在半導(dǎo)體 業(yè)務(wù)上，重中之重是 DSP 和 Analog。在 1996 年到 2000 年間，TI 連續(xù)賣(mài)出了 20 余家公司，又買(mǎi) 入了 20 余家，完成了從多樣化業(yè)務(wù)到半導(dǎo)體專營(yíng)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。從此，TI 的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)進(jìn)入了高 速發(fā)展期，在 DSP 方面，業(yè)界最快的 TMS320CC6000 系列、功耗最低的 TMS320C55xx 系列、第 一顆運(yùn)算速度超過(guò) 1GHz 的 C64x、第一顆 ADSL 調(diào)制解調(diào)芯片、ARM+DSP 雙核架構(gòu)的 OMAP 處理 器等一系列領(lǐng)先產(chǎn)品的推出，使得 TI 在 DSP 領(lǐng)域奠定了世界第一的地位。 在模擬方面，TI 在 2000 年以當(dāng)時(shí)創(chuàng)紀(jì)錄的 60 億美元收購(gòu)了以設(shè)計(jì)和制造高端運(yùn)放和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換器著稱的 Burr-Brown 公司，這項(xiàng)收購(gòu)非常大膽，因?yàn)楫?dāng)時(shí) TI 的年收入也只有 130 億美元。但 是這也充分說(shuō)明了模擬在 TI 戰(zhàn)略中的重要性。接下來(lái) TI 又收購(gòu)了 Unitrode、Power Trends 等公 司來(lái)壯大自己的電源方面的實(shí)力。在 2007 年，TI 收購(gòu)了 Chipcon，在低功耗無(wú)線通信領(lǐng)域又占據(jù) 了市場(chǎng)份額第一的位置。 II 在單片機(jī)方面，TI 在 90 年代末把 MSP430 從專供表類客戶的應(yīng)用中推到通用市場(chǎng)，其業(yè)界 最低的功耗，集成的高性能模擬和數(shù)字外設(shè)都倍受客戶青睞；C2000 數(shù)字信號(hào)控制器因?yàn)槠?DSP 的性能，單片機(jī)的價(jià)格被譽(yù)為實(shí)時(shí)單片機(jī)；而在 2009 年 TI 收購(gòu)了 Luminary Micro，以最快的方 式擁有了 Cortex M3 單片機(jī)家族，TI M3 因其低廉的價(jià)格，通用的架構(gòu)，不俗的性能在單片機(jī)市 場(chǎng)上迅速占領(lǐng)了一席之地。 從下面的系統(tǒng)框圖中，我們可以清楚看到 TI 在每一個(gè)電子系統(tǒng)的每一個(gè)角落都占據(jù)著業(yè)界 數(shù)一數(shù)二的地位。而正因?yàn)槌掷m(xù)不斷的創(chuàng)新和進(jìn)取，TI 連續(xù) 7 年被《財(cái)富》雜志評(píng)為全球和全美 國(guó)最受尊敬的半導(dǎo)體公司，評(píng)分遠(yuǎn)超其他半導(dǎo)體企業(yè)。 數(shù)字信號(hào)處理是對(duì)理論和實(shí)踐都要求極高的一門(mén)學(xué)科，采樣理論，譜分析，濾波器設(shè)計(jì)， 抽取，小信號(hào)提取，這些概念和算法包含了一大堆讓人頭暈眼花的數(shù)學(xué)公式。推導(dǎo)這些理論已經(jīng) 夠讓人頭疼，那么怎么實(shí)現(xiàn)它們呢？TI 從第一顆 TMS32010 問(wèn)世開(kāi)始就一直致力于簡(jiǎn)化工程師實(shí) 現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法的難度。1996 年 TI 進(jìn)入中國(guó)設(shè)立辦事處，當(dāng)時(shí)中國(guó)熟悉 DSP 理論的人越來(lái) 越多，但是如何使用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些理論卻是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。TI 管理層敏銳察覺(jué)到這個(gè)問(wèn)題， 抓住時(shí)機(jī)在中國(guó)高校中開(kāi)展 TI DSP 大學(xué)計(jì)劃，并在 1998 年和教育部簽訂諒解備忘錄，承諾在中 國(guó)高校中投資建立 100 個(gè) DSP 實(shí)驗(yàn)室，幫助中國(guó)高校掌握和應(yīng)用世界領(lǐng)先的 DSP 技術(shù)。2007 年 10 月，TI CEO 理查德.譚普頓先生來(lái)訪中國(guó)，宣布核心大學(xué)計(jì)劃在中國(guó)正式啟動(dòng)，這標(biāo)志著 TI 將繼續(xù)擴(kuò)大對(duì)中國(guó)教育界的投入，比如 TI 中國(guó)大學(xué)計(jì)劃將正式擴(kuò)展到模擬技術(shù)和單片機(jī)領(lǐng)域， 與高等學(xué)校進(jìn)行合作，通過(guò)建立學(xué)生模擬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、對(duì)教師進(jìn)行模擬技術(shù)和單片機(jī)相關(guān)的專業(yè) 知識(shí)培訓(xùn)、支持學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等形式，強(qiáng)調(diào)模擬及模數(shù)混合電路的重要性。