几种网络控制系统的特点、适用性比较及应用

  • 栏目:用户体验 时间:2020-04-26 01:45
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  收集、通讯与自愿负责技能连结的产品。跟着自愿负责、估计机、通讯、收集等技能的兴盛,企业的音讯集成体系正正在一向强壮,而收集化负责是丰富负责体系和长途负责体系的客观需求。

  正在工业中已得胜操纵了几十年的守旧负责体系,跟着物理修设和体系性能的扩充,正在良众方面仍然抵达了它的操纵极限,而具有通用总线构造的收集体系,即收集负责体系NCS,则以其完美的系统构造,分散式的操作运转形式,相对独立又能很好互联的通讯体例,俭朴的布线和信号牢靠性,显示出各式好处。

  然而正在目前的墟市上存正在着众种收集负责体系并存的场面,邦际圭表化构制还难以将其同一。对付大大都企业来说,选取区别的体系正在人力、财力、物力上都要有相应区别水准的加入,于是决断何种体系更适合自身的坐褥负责境况,对付降低企业坐褥力具有必定功用,本文开端总结了每种收集负责体系的特性,以期给各企业纠正坐褥供给必定的助助。别的,罗列了目前比拟模范的两种收集负责体系的操纵,完全涌现NCSs的适用性。

  目前NCS查究规模的两大主流目标即是:①源于自愿负责技能以满意体系稳固及动态本能(quality of performance, QoP)为方向的认识方式;②源于估计机收集技能以确保众媒体音讯传输和长途通讯任职质地(quality of service, QoS)的认识方式[,本文重要从数据通讯技能方面,也即是QoS角度来比拟他们的区别。

  下面重要比拟几种收集负责体系CAN、FF、PROFIBUS和LonWorks的通讯模子。工业现场有其完全特性,要是服从OSI7层形式的参考模子,因为层间操作与转换的丰富性,收集接口的制价与时光开销显得过高。为满意及时性恳求,也为了告竣工业收集的低本钱,现 场总线采用的通讯模子多半正在OSI模子的根本进取行了区别水准的简化。如下图所示:

  CAN(controller area network)是负责器局域网的简称,是德邦Bosch公司正在1986年为治理摩登汽车中浩瀚丈量负责部件之间的数据互换题目而开拓的一种串行数据通讯总线。

  参照ISO/OSI圭表模子,CAN分为数据链道层(包罗逻辑链道负责子层LLC和介质访谒负责子层MAC)和物理层。如图1中CAN一面所示。

  MAC子层重要规章传输法规,即负责帧构造、履行仲裁、纰谬检测、犯错标定和毛病界定。MAC子层要为早先一次新的发送确定总线是否盛开或者是否即速早先回收。位守时也是MAC子层的一一面。物理层规章了节点的统共电气特点。

  CAN的通讯赞同由CAN通讯负责器告终。CAN通讯负责器由告竣CAN总线赞同的一面和跟微负责器接口一面的电道构成。

  FF数据通讯与负责收集技能是由现场总线基金会FF(fieldbus foundation)构制开拓的,已被列入IEC61158圭表。

  FF的参考模子只具备ISO/OSI参考模子7层中的物理层、数据链道层和操纵层,并把操纵层划分为总线访谒子层和总线报文典范子层,但是它又正在原有ISO/OSI参考模子的第7层操纵层之上减少了新的一层——用户层。

  此中,物理层规章了信号奈何发送;数据链道层规章奈何正在修设间共享收集和安排通讯;操纵层规章了正在修设间互换数据、号召、变乱音讯以及央求应答中的音讯式样;用户层用于构成用户所需求的操纵步伐,比如规章圭表的性能块、修设描写,告竣收集统制、体系统制等。模子如图3中FF一面所示。

  PROFIBUS-FMS:治理车间级通用性通讯托务,供给洪量的通讯任职,告终中等传输速率的轮回和非轮回通讯托务,用于寻常自愿化负责。

  PROFIBUS-PA:专为流程自愿化打算,圭表的性子安闲的传输技能,用于对安闲性恳求高的场地及由总线供电的站点。

  PROFIBUS采用了OSI模子的物理层、数据链道层。外设间的高速数据传输采用DP型,隐去了第3~7层,而减少了直接数据贯穿拟合,行为用户接口;FMS型则只隐去了第3~6层,采用了操纵层。完全模子如图1中PROFIBUS一面所示。

  PA型的圭表目前还处于协议流程中,与FF通讯技能的低速网段一面圭表相兼容。

  PROFIBUS总线存取赞同包罗主站之间的令牌转达体例和主站与从站之间的主从体例,主从体例同意主站正在取得总线存取令牌时可与从站通讯,每个主站均可向从站发送或索取音讯,通过这种手法有大概告竣下列体系装备:纯主——从体系;纯主——主体系(带令牌转达);搀和体系。

  LonWorks是一个盛开的负责收集平台技能,是邦际上广泛用来贯穿寻常修设的圭表之一,它采用分散式的智能修设组修负责收集,同时也支柱主从式收集构造。它支柱各类通讯介质,该负责收集的中央一面——LonTalk通讯赞同仍然固化正在神经元芯片之中。

  LonWorks被誉为通用负责收集,恰是因为它的通讯赞同LonTalk是ISO构制协议的OSI盛开体系互连参考模子的七层赞同的一个子集。LonTalk与OSI的七层赞同比拟如图1。

  LonTalk赞同正在物理层赞同中支柱众种通讯赞同,以符合区别的通讯介质需求;它的MAC子层是链道层的一一面,它运用OSI各层赞同的圭表接口和链道层的其它一面实行通讯;链道层供给子网内LPDU帧依序的无反映传输,供给纰谬检测但不供给纰谬光复才略;收集层供给给用户一个单纯的通讯接口,界说了奈何回收、发送和反映报文等;传输层是无贯穿的,供给1对1节点,1对众节点的牢靠传输;会话层供给央求——反映机制,通过节点的贯穿来实行长途数据任职;显露层和操纵层供给收集变量、显示报文、收集统制、收集跟踪、外来帧传输的任职。

  CAN正如它的名称相通,是负责收集中的局域网类型。如前所述,它从一早先即是专为治理摩登汽车中浩瀚丈量负责部件之间的数据互换题目而开拓的总线式串行通讯技能。它只包罗了物理层和数据链道层,其统共实质可能封装正在通讯负责器的芯片内。所以可能说它并不是一项完美的负责收集技能,也亏空以组成一个企业的负责收集,比拟适宜于行为负责收集的节点通讯芯片的通讯典范。

  基金会现场总线的最大特点就正在于它不单仅是一种总线,况且是一个人系,是收集体系,也是自愿化体系,它使自愿化体系具备了收集化特点,也使各类收集通讯缠绕告终各类自愿化职责实行。

  这种收集负责体系希罕适合于流程自愿化坐褥,它既可能告终全分散式自愿化体系的重要性能即对工业坐褥流程的各个参数实行丈量、信号变送、负责、显示、估计等,而它所具有的收集通讯才略又使它的各项自愿化性能是通过收集节点间的音讯传输、贯穿、各一面的性能集成而联合告终的,更有用、便当地告竣坐褥流程地安闲、稳固、经济运转,并进一步告竣管控一体化。其余,还可能告竣总线供电。

  它的另一大上风是现场修设开拓中的修设描写(DD)技能,这使得它具有较好的可互操作性,况且制作商也不必特意制作符合它的接口,还可能一向增加新的块或参数。

  但FF通讯技能设立了低速、高速两一面网段,即H1和HSE,正在现场统制级,也即现场总线一面运用的是低速总线Kbps,这对付需求高速数据传输的分别修设之间的通讯就略显狭窄。

  FROFIBUS可使分别式数字化负责器从现场底层到车间级收集化,如前面所提到的,该体系分为主站和从站,主站决断总线的数据通讯。从站为外围修设,没有总线负责权,仅对回收到的音讯予以确认或当主站发出央求时向它发送音讯。

  FROFIBUS体系是比拟美满的收集负责体系,可能告终从修设级自愿负责到车间级流程负责以至最上层的工场统制级的负责,但体系打算丰富,因为主从式的打算导致软硬件加入也比前两种体系大良众,于是比拟适宜于范围较大,经济和技能势力都较强劲的企业。

  LonWorks的最大特点就正在于他与互联网的无缝连结,第三代的LonWorks技能已能充盈欺骗互联网资源,将一个现场修设负责局域收集酿成一个借助广域网超过长途区域的负责收集,并供给端到端的各类增值任职。它的另一大特点是它的互操作性。区别坐褥厂商的器件之间告竣了相互操作、相互取代。

  正在LonWorks操纵体系构造中,LonWorks技能嵌入到现场修设中,使修设与修设之间仍旧对等的通讯构造。同时,这些负责收集又通过各类互联网的贯穿修设将负责收集的音讯通过互联网接入某个数据中央或运营商主办的企业数据库。还能通过LNS负责收集操作体系扶植上层的企业治理计划,同时与ERP、CRM等音讯技能操纵相连结。

  于是LonWorks收集负责体系比拟合用于那些区域分散很广而又需求上层集结统制的企业类型,比方电力体系的变电站、大厦物业统制、方便超市的同一统制等。

  限于篇幅,这里罗列FF和LonWorks两种收集负责体系的操纵实例,以便更了解地涌现这两种收集的构造和特性。选取这两种收集构造的来因正如前所说CAN并不是一个完美的收集负责体系而PROFIBUS体系的构造又过于丰富,况且PROFIBUS-PA的圭表目前与IEC1158-2(H1)圭表,即FF通讯技能的低速网段一面圭表相兼容。以是抉择FF和LonWorks收集体系更具有模范性。

  负责收集的打算是FF操纵体系打算的特点,图2为一个工业现场模范的FF收集体系的组成图。图中包罗众个低速网段H1和高速网段HSE。全部体系由估计机(重要用来看管操作)、负责器、收集贯穿修设(行为网闭)、网卡以及由现场总线贯穿的现场修设联合构成。

  该体系打算中采用了LonWorks的LNS客户任职器构架来告竣小区的抄外、数据统计和收集统制性能。以便告终开拓商对付三外收费体系的较高恳求即:告终三外操作而且将收罗来的数据直接进入数据库并告竣收费、查问、打印;对付电外要按照区别时段采用众种付费率;现场节点能不依赖于上位机独立分时统计。

  图3为全部工程构造图。前端为现场负责机柜,每个机柜插一块或数块LonWorks负责模块,掌握一个单位或几户的水外和电外检测。上位机采用客户任职器构造,数据库统制机行为收集任职器,统制收集数据库,同时惩罚收费体系的数据库。收集统制机是一台便携机,行为客户机,正在体系闪现题目时通过收集任职器上的共享收集数据库实行收集安设和保护。本体系可能贯穿众台客户行为收集统制,以至通过internet对收集实行统制保护。

  NCS是收集技能与工业操纵连结的产品,它的闪现治理了负责体系兴盛中闪现的良众题目,进一步降低了企业的坐褥作用,兴盛了坐褥力。几种比拟成熟的收集负责体系技能由于其正在通讯技能和硬件构成上的良众区别而彰现出各自的特性,企业该当正在懂得自身的坐褥境况和经济势力的根本上,按照自身的特性选取较适合自身的负责体系。本文通过比拟几种较成熟的收集负责体系技能以及模范操纵实例,开端得出了几种区别体系合用的地方,祈望对一面企业的技能更始带来助助,并能为我邦的更动和摩登化配置进献出微薄的气力。

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  5是一款高度精巧的双降压负责器,内置栅极驱动器,可与众个装备的两个输入电源和一个或两个输出一同运用。该器件包括两个采用前馈电压形式负责手法的独立同步双NFET降压调剂器所需的一共电道。 NCP5425可能采用4.6至12伏的单电源供电,支柱单相或双相单相输出。当用作双输出负责器时,第二个输出跟踪第一个输出的电压瞬变。支柱低噪声操纵的功率消隐以及独立的逐周期电流节制。该器件采用20引脚TSSOP封装,同意打算职员最小化PCB面积。 特点 4.6至13.2伏的操作 双同步降压打算 两个独立电源的可编程功率共享和预算 0.8伏+/- 1%低电压参考输出 1.5A峰值功率驱动 运用ROSC Pin对噪声敏锐操纵实行消隐 可编程频率,150 kHz至750 kHz操作 可编程软启动 周光阴过流爱护 独立可编程电流节制 火速瞬态反映的100%占空比 内部斜率储积 负责器之间的异肖似步 可装备为单相两相输出或两相单相输出 这些是Pb - 免费修设 输入欠压锁定 通过运用COMP Pins启用/紧闭 电源排序 电道图、引脚图和封装图...

  7和NCP1587A是低本钱PWM负责器,打算采用5V或12V电源供电。这些器件可以发生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件供给最佳集成度,以减小电源的尺寸和本钱。 NCP1587和NCP1587A供给1A栅极驱动器打算和内部修树的275kHz(NCP1587)和200kHz(NCP1587A)振荡器。栅极驱动器的其他作用加强特点包罗自符合非重叠电道。 NCP1587和NCP1587A还集成了外部储积差错放大器和电容可编程软启动性能。爱护性能包罗可编程短道爱护和欠压锁定。 特点 上风 输入电压畛域4.5至13.2V 众性能性 电压形式PWM负责 易于运用 0.8V +/- 1%内部参考电压 加强绩效 可调输出电压 众性能性 电容可编程软启动 易于运用 内部1A门驱动器 加强本能 可编程电流节制 易于运用 操纵 终端产物 图形卡 台式估计机 任职器/收集 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 DSP和FPGA电源 电道图、引脚图和封装图...

  38是一款双同步降压负责器,经由优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和条记本电脑体系所需的众个电源轨。 NCP81038包罗两个降压开闭负责器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支柱高作用,火速瞬态反映并供给电力信号。安森美半导体专有的自符合纹波可负责器从CCM到DCM的无缝过渡,此中转换器运转时低落了开闭频率,正在轻载时具有更高的作用。该器件的事情电源电压畛域为5.5 V至28 V 电道图、引脚图和封装图...

  NCP6151 VR12 2相 3相 4相CPU负责器+ 1相GPU负责器

  1 / NCP6151A双输出四加一相降压治理计划针对Intel VR12兼容CPU实行了优化。该负责器连结了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自符合电压定位,为台式机和条记本电脑操纵供给准确调剂的电源。该负责体系基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)和DCR电流检测,可供给对动态负载变乱的最疾初始反映并低落体系本钱。正在轻负载运转光阴它也会零落到单相,而且可能正在轻负载时自愿实行频率调剂,同时仍旧杰出的瞬态本能。 特点 切合英特尔VR12 / IMVP7典范 电流形式双边沿调制,用于瞬态加载的最疾初始反映 双高本能操作差错放大器 两个轨道的一个数字软启动斜坡 操纵 台式机和条记本电脑惩罚器 电道图、引脚图和封装图...

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  NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

  8是一款集成电源负责IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,众相,同步降压开闭稳压负责器,可助助打算高作用和高密度治理计划。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,同意构修众达8个互补降压开闭级。 特点 上风 火速加强PWM 卓绝的负载转换本能 操纵 终端产物 CPU Vcor​​e 台式电脑,任职器 电道图、引脚图和封装图

  9L是一款低本钱PWM负责器,采用5 V或12 V电源供电。该器件可以发生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并供给最佳的集成度,以减小电源的尺寸和本钱。它正在斜坡脉冲调制形式下事情,可告竣卓绝的负载阶跃和开释反映。除火速瞬态反映外,它还包罗1.5 A栅极驱动器打算和轻载作用性能,如自符合非重叠电道和二极管仿真。它一样正在接续电流导通形式下事情正在200~500 kHz畛域内,正在轻负载时随电流减小,以进一步俭朴功耗。爱护性能包罗可编程过流爱护,输出过压和欠压爱护以及输入欠压锁定。 特点 VCC畛域4.5 V至13.2 V 可调剂事情频率升压引脚事情电压为35 V 斜坡脉冲调制负责严谨0.8 V内部基准电压可调输出电压内部1.5 A栅极驱动器输入欠压锁定可编程电流节制轻载中的自符合二极管形式仿真这是一个无铅修设 操纵 图形卡台式电脑任职器/收集 DSP& FPGA电源 DCDC稳压器模块 电道图、引脚图和封装图...

  NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字负责器

  11是一款高本能数字单输出三相VR12.5-6兼容降压治理计划,针对英特尔CPU操纵实行了优化,可正在高达5 MHz的频率下事情。 NCP81111还可用作通用I2C负责众相电压调剂器。 NCP81111打算用于支柱NCP81163数字相位倍频器IC,可将器件的性能扩展到6相,告竣高电流惩罚。负责器包罗真差分电压检测,差分电流检测,数字输入电压前馈,DAC前馈和自符合电压定位。 特点 会睹英特尔® s VR12.5规格 用户装备的板载EEPROM 高本能数字架构 动态参考注入 全差动电压电流检测放大器 电流均衡的“无损耗”DCR电流检测 用于下垂的热储积电感器电流感到 用户可调剂的内部储积 操纵 终端产物 用于英特尔惩罚器的众相电压调剂器 通用I2C负责众相调剂器 台式电脑 条记本电脑 任职器 电道图、引脚图和封装图...

  9D是一款低本钱PWM负责器,采用5 V或12 V电源供电。该器件可以发生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并供给最佳的集成度,以减小电源的尺寸和本钱。它正在斜坡脉冲调制形式下事情,可告竣卓绝的负载阶跃和开释反映。除火速瞬态反映外,它还包罗1.5 A栅极驱动器打算和轻载作用性能,如自符合非重叠电道和二极管仿真。它一样正在接续电流导通形式下事情正在200~500 kHz畛域内,正在轻负载时随电流减小,以进一步俭朴功耗。爱护性能包罗可编程过流爱护,输出过压和欠压爱护以及输入欠压锁定。 特点 VCC畛域4.5 V至13.2 V 可调剂事情频率升压引脚事情电压为35 V 斜坡脉冲调制负责严谨0.8 V内部基准电压可调剂输出电压内部1.5 A栅极驱动器 80%最大占空比可编程电流节制轻载中的自符合二极管形式仿真这是一个无铅修设 操纵 图形卡台式电脑任职器/收集 DSP FPGA电源 DCDC稳压器模块 电道图、引脚图和封装图...

  9是一款低本钱PWM负责器,采用5V或12V电源供电。这些器件可以发生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件供给最佳集成度,以减小电源的尺寸和本钱。 NCP1579供给1A栅极驱动器打算和内部修树的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他作用加强特点包罗自符合非重叠电道。 NCP1579还集成了外部储积差错放大器和电容可编程软启动性能。爱护性能包罗可编程短道爱护和欠压锁定。 特点 上风 输入电压畛域4.5至13.2V 众性能性 电压形式PWM负责 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 加强绩效 可调输出电压 众性能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 加强本能 可编程电流节制 易用性 操纵 终端产物 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电道图、引脚图和封装图...

  1589A或NCP1589B是一款低本钱PWM负责器,打算采用5V或12V电源供电。该器件可以发生低至0.8V的输出电压。该器件可以将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件供给最佳集成度,以减小电源的尺寸和本钱。 特点 VCC畛域从4.5到13.2V 升压引脚事情电压高达30V 电压形式PWM负责 严谨0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流节制 操纵 终端产物 图形卡 任职器/收集 图形卡 电道图、引脚图和封装图...

  2是一款PWM器件,打算用于宽输入畛域,可以发生低至0.8V的输出电压。 NCP3012供给集成栅极驱动器和内部修树的75kHz振荡器,可以与外部频率同步。 NCP3012具有外部储积跨导差错放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源杰出引脚相连结,以指示体系处于稳压形态。双性能SYNC引脚使器件与更高频率(从形式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主形式)。爱护性能包罗无损耗电流节制和短道爱护,输出过压和欠压爱护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。极度适合需求电源骚扰最小的噪声敏锐操纵。 (医疗,收集等) 特点 上风 输入电压畛域为4.7 V至28 V 可以运转各类输入电压 75 kHz操作 作用高 0.8 V +/- 1%参考电压 切确的体系调剂 缓冲外部+1.25 V参考 附加调剂1 mA输出以供异常运用 电流节制和短道爱护 体系级爱护 PowerGood输出引脚 电源排序性能 启用/禁用引脚 电源排序性能 输入和输出电压爱护 加强的体系级爱护 外部同步 可以同步到更高频率或180°异相 操纵...

  1同步降压负责器IC旨正在为14引脚SOIC中的板载DC-DC操纵供给单纯的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪操纵而打算,供给轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开闭频率事情,同意运用小型外部元件。该器件具有由外部电容修树的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可正在检测到输出短道时锁定器件。电道图、引脚图和封装图

  是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用打破性的1.1μm像素技能,通过领先的聪颖度,量子作用和线性全阱供给突出的低光图像质地。这使得图像质地可能与数码相机相媲美。 AR1335采用专心于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智内行机和其他搬动修设操纵的理念选取。它集成了丰富的片上相机性能,如窗口,镜像,列和行跳过形式以及疾照形式。它可通过单纯的双线串行接口实行编程。 AR1335传感器可能高达每秒30帧(fps)的速率天生全辞别率图像,并支柱高级视频形式,包罗4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特点 13MP CMOS传感器,采用进步的1.1μm像素BSI技能 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以低落带宽 启用立体视频拘捕的3D同步负责 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程负责器:增益,水准和笔直消隐,自愿黑电平偏移校正,帧巨细/速度,曝光,支配和上下图像反转,窗口巨细安闲移 两个片上锁相环道(PLL)振荡器,具有超低噪声本能 片上...

  1是一款同步降压负责器,打算用于宽输入畛域,可以发生低至0.8 V的输出电压.NCP3011供给1.0 A栅极驱动器和内部修树的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部储积跨导差错放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相连结,以指示体系处于稳压形态。双性能SYNC引脚使器件与更高频率(从形式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主形式)。爱护性能包罗无损耗电流节制和短道爱护,输出过压和欠压爱护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特点 上风 输入电压畛域为4.7 V至28 V 可以运转各类输入电压 400 kHz运转 作用高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 切确的体系调剂 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流节制和短道爱护 体系级爱护 PowerGood输出引脚 电源排序性能 启用/禁用引脚 电源排序性能 输入和输出电压爱护 加强体系级爱护 外部同步 可以同步到更高频率或180°异相 切合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 合用于汽车操纵 操纵 终端产...

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