小電流大學問，靜電的危害與防護
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5G毫米波TCU實現車載體驗全新可能

on 28.01.2021

從警示行車安全的解決方案，到將車內變成演唱會的娛樂功能，聯網汽車技術即將大放異彩。然而要享受豐富的體驗，須先加裝車載行動資通訊控制器（TCU），以幫助車內資料快速流通。

隨著TCU技術的進展，許多車載功能得以成真，為更快傳輸大量資料，通訊技術亦日趨關鍵。三星電子繼2019年發表全球首款支援5G的TCU後，將重心逐漸轉向5G毫米波。若需即時提供駕駛大量行車資訊，並執行聯網汽車相關服務，可高速傳輸大量資料的5G毫米波至關重要。

以下，三星新聞中心將深入介紹三星如何發揮創新實力，將車載5G毫米波TCU（Automotive mmWave 5G TCU）成功運用在車輛中。

為聯網汽車導入超高速、超低延遲與超強連結能力

支援5G的TCU可提供駕駛行車資訊，並利用高速網路顯示高品質內容。5G毫米波可將資料傳輸延遲降至最低，並同時涵蓋數量眾多的車輛。在研發5G TCU時，三星發現5G毫米波是汽車、行人與基礎架構間得以即時溝通的關鍵。

5G毫米波的頻寬範圍為100MHz至1GHz，而目前基於sub-6GHz頻段的無線通訊解決方案主要為5MHz至100MHz，兩者相差逾10倍。三星於研發初期即洞悉毫米波具備無窮潛力，在2009年率先研究超高頻率下的高速數位傳輸，長期致力落實5G應用。

三星經過多年努力，成功利用毫米波的大頻寬，將大量資料加速傳輸，讓使用者可順暢瀏覽即時行車資訊並進行車對車通訊。然而，為實現穩定的通訊品質，此技術需仰賴特別的天線定位與TCU設計，以克服5G毫米波高穿透損失、高傳輸損失與訊號容易被障礙物阻擋的問題。

毫米波與波束成形技術實現大規模資料傳輸

為了有效傳輸、接收並應用5G毫米波，三星採用天線陣列波束成形技術，此項技術將天線波束往特定方向集中，以提升傳輸能量；亦可將外部干擾降至最低，同時擴大傳輸覆蓋範圍，並提供穩定的連線以提高傳輸速度，實現資料的超高速傳輸與接收，即使車輛正在行進中也不受影響。三星反覆修正與執行大量測試，才設計出達到此技術水準的可用電路，進而成功研發5G毫米波TCU。

三星電子研發的車載5G毫米波TCU

三星的毫米波基地台「Compact Macro」配備1024支天線，可以精準快速地完成波束成形。此5G基地台能無縫連線至時速200公里高速行駛的車輛，讓使用者享受完整的5G功能。

為使波束成形技術臻於完美，三星以實車進行實地測試，並依據電流功耗與散熱測試結果，改善散熱器架構，確保TCU於極高與極低溫的狀況下皆能正常運作。

天線陣列波束成形

5G毫米波TCU打造全新體驗

5G毫米波天線陣列波束成形技術將成為極具潛力的解決方案。當車載5G毫米波TCU商用化後，其快速穩定的通訊能力將促成嶄新且升級的車內服務，使用者不僅能享受更強大的車聯網（Vehicle to Everything, V2X）服務，還能擁有安全又有趣的行車體驗。

5G毫米波TCU的導入，亦令備受期待的全自動駕駛技術加速問世，透過零延遲的資料傳輸進行即時通訊，駕駛可提早掌握路況並做好準備；還能實現自動駕駛車隊（Platooning）和遠端駕駛無人車等使用案例。當駕駛自主駕車時，此技術能透過超低延遲傳輸，提供快速危險警示和高解析度道路影像等服務，進一步保障行車安全。

在車載娛樂體驗方面，乘客亦將擁有更豐富的選擇。透過毫米波技術，公車和計程車的每個座位皆能播放UHD 8K影片，以後搭車將不再無聊。不只影片串流，乘客還可於車中玩遊戲、看演唱會，並享受各種利用虛擬實境（VR）和擴增實境（AR）技術的全新多媒體服務。三星高度期待能透過5G TCU技術為使用者帶來截然不同的乘車體驗。

影片：https://youtu.be/pEQmknLBaP4

資料來源：https://news.samsung.com/tw/5g%E6%AF%AB%E7%B1%B3%E6%B3%A2tcu%E5%AF%A6%E7%8F%BE%E8%BB%8A%E8%BC%89%E9%AB%94%E9%A9%97%E5%85%A8%E6%96%B0%E5%8F%AF%E8%83%BD

#電源設計 #運算放大器OPA #電流感測放大器 #類比數位轉換器ADC #類比前端AFE

【精密量測電流】

電流感測電阻又稱作分流器，目的是測量電流；為避免對電流造成負面影響，其電阻值通常非常小，導致按比例所產生的電壓也相對小，不利後續類比數位轉換器 (ADC) 運作。因此，設計人員必須利用電路將此微弱電壓放大。

「電流感測放大器」是專用的運算放大器 (OPA)，額外增添雷射修整的精密電阻網路，再融入到裝置中設定增益值，可選擇是否在同一封裝內納入電流分流電阻；在高功率應用中，因為功率耗散會產生熱量，因而偏好採用外接分流電阻。

最常見的電流監測訊號鏈配置，含有分流電阻、類比前端 (AFE)、ADC 及系統控制器。諸如運算放大器或專屬電流感測放大器的 AFE，會將通過分流電阻而產生的微弱差動電壓，轉換成 ADC 可用的電壓。

可在寬幅共模範圍內測量「分流電阻」壓降的電流感測放大器，結合超低偏移電壓、極小增益誤差和高 DC 共模抑制比 (CMRR)，可實現超精密的電流量測準確度，適用於主動天線系統 mMIMO (AAS)、Macro 遠端無線電單元 (RRU)、48V 機架伺服器或商用網路／伺服器電源供應器。

延伸閱讀：
《INA290 超精密電流感測放大器》
https://www.digikey.tw/zh/product-highlight/t/texas-instruments/ina290-current-sense-amp?dclid=COiuxubBzusCFcaNvQod0T4LkQ

#德州儀器TI #INA290 #Digikey