intel AN 769 FPGA Uzaqdan Temperatur Sensor Diod İstifadəçi Təlimatı

Intel® FPGA temperatur monitorinq sistemi qovşaq temperaturunu (TJ) izləmək üçün üçüncü tərəf çiplərindən istifadə etməyə imkan verir. Bu xarici temperatur monitorinq sistemi hətta Intel FPGA söndürüldükdə və ya konfiqurasiya edilmədikdə belə işləyir. Bununla belə, xarici çip və Intel FPGA uzaqdan temperatur sensoru diodları (TSD) arasındakı interfeysi dizayn edərkən nəzərə almalı olduğunuz bir neçə şey var.
Bir temperatur sensoru çipi seçdiyiniz zaman, adətən əldə etmək istədiyiniz temperatur dəqiqliyinə baxarsınız. Bununla belə, ən son proses texnologiyası və fərqli uzaqdan TSD dizaynı ilə dizayn dəqiqliyi tələblərinizə cavab vermək üçün temperatur algılama çipinin daxili xüsusiyyətlərini də nəzərə almalısınız.

Intel FPGA uzaqdan temperatur ölçmə sisteminin işini başa düşməklə siz:

Temperatur algılama tətbiqləri ilə bağlı ümumi problemləri kəşf edin.
Tətbiq ehtiyaclarınıza, xərclərinizə və dizayn vaxtınıza cavab verən ən uyğun temperatur sensoru çipini seçin.

Intel, Intel-in təsdiq etdiyi yerli TSD-lərdən istifadə edərək, səthdəki temperaturu ölçməyi şiddətlə tövsiyə edir. Intel müxtəlif sistem şəraitində xarici temperatur sensorlarının düzgünlüyünü təsdiq edə bilmir. Əgər siz uzaq TSD-ləri xarici temperatur sensorları ilə istifadə etmək istəyirsinizsə, bu sənəddəki təlimatlara əməl edin və temperaturun ölçülməsinin düzgünlüyünü yoxlayın.

Bu proqram qeydi Intel Stratix® 10 FPGA cihaz ailəsi üçün uzaqdan TSD tətbiqinə aiddir.

İcra Bitdiview

Xarici temperatur sensoru çipi Intel FPGA uzaqdan TSD-yə qoşulur. Uzaq TSD PNP və ya NPN diodla əlaqəli tranzistordur.

Şəkil 1. Temperatur Sensor Çipi və Intel FPGA Uzaqdan TSD (NPN Diodu) Arasında Bağlantı

Şəkil 2. Temperatur Sensor Çipi və Intel FPGA Uzaqdan TSD (PNP Diodu) Arasında Bağlantı

Aşağıdakı tənlik tranzistorun temperaturunu baza-emitter həcminə görə təşkil edirtage (VBE).

Tənlik 1. Tranzistorun Temperaturunun Baza Emitentinə Əlaqəsitage (VBE)Harada:
- T - Kelvində temperatur
- q—elektron yükü (1.60 × 10−19 C)
- VBE—baza-emitter cildtage
- k—Boltzman sabiti (1.38 × 10−23 J∙K−1)
- IC - kollektor cərəyanı
- IS - əks doyma cərəyanı
- η - uzaqdan idarəetmə diodunun ideallıq əmsalı
  1-ci tənliyi yenidən təşkil edərək, aşağıdakı tənliyi əldə edirsiniz.

Tənlik 2. VBE
Tipik olaraq, temperatur sensoru çipi P və N pinlərində ardıcıl iki yaxşı idarə olunan cərəyanı, I1 və I2-ni məcbur edir. Bundan sonra çip diodun VBE-nin dəyişməsini ölçür və orta hesabla alır. VBE-də delta tənlik 3-də göstərildiyi kimi temperaturla düz mütənasibdir.
Tənlik 3. VBE-də DeltaHarada:
- n-məcburi cərəyan nisbəti
- VBE1—baza-emitter cildtage I1-də
- VBE2—baza-emitter cildtage I2-də

İcra Mülahizəsi

Müvafiq xüsusiyyətlərə malik olan temperatur algılama çipinin seçilməsi ölçmə dəqiqliyinə nail olmaq üçün çipi optimallaşdırmağa imkan verir. Çipi seçərkən əlaqəli məlumatdakı mövzuları nəzərdən keçirin.

Əlaqədar Məlumat

İdeallıq Faktoru (η-Faktor) Uyğunsuzluğu
Seriya Müqavimət Xətası
Temperatur Diodunun Beta Dəyişikliyi
Diferensial giriş kondensatoru
Ofset kompensasiyası

İdeallıq Faktoru (η-Faktor) Uyğunsuzluğu

Xarici temperatur diodundan istifadə edərək keçid temperaturunun ölçülməsini həyata keçirdiyiniz zaman temperaturun ölçülməsinin dəqiqliyi xarici diodun xüsusiyyətlərindən asılıdır. İdeallıq faktoru, diodun ideal davranışından sapmasını ölçən uzaq bir diodun parametridir.
İdeallıq faktorunu adətən diod istehsalçısının məlumat cədvəlində tapa bilərsiniz. Müxtəlif xarici temperatur diodları istifadə etdikləri müxtəlif dizayn və proses texnologiyalarına görə sizə fərqli dəyərlər verir.
İdeallıq uyğunsuzluğu əhəmiyyətli temperatur ölçmə xətasına səbəb ola bilər. Əhəmiyyətli xətanın qarşısını almaq üçün Intel konfiqurasiya edilə bilən ideallıq amilinə malik olan temperaturu ölçən çip seçməyi tövsiyə edir. Uyğunsuzluq səhvini aradan qaldırmaq üçün çipdəki ideallıq faktorunun dəyərini dəyişə bilərsiniz.

Example 1. Temperaturun ölçülməsi xətasına ideallıq faktorunun töhfəsi

Bu keçmişample ideallıq amilinin temperaturun ölçülməsi xətasına necə kömək etdiyini göstərir. Keçmişdəample, hesablama əhəmiyyətli temperatur ölçmə xətasına səbəb olan ideallıq uyğunsuzluğunu göstərir.

Tənlik 4. İdeallıq Faktorunun Ölçülmüş Temperaturla Əlaqəsi

Harada:

ηTSC—temperatur sensoru çipinin ideallıq faktoru
TTSC—temperatur sensoru çipi tərəfindən oxunan temperatur
ηRTD—uzaqdan idarə olunan temperatur diodunun ideallıq faktoru
TRTD - uzaq temperatur diodunda temperatur

Aşağıdakı addımlar, aşağıdakı dəyərləri nəzərə alaraq, temperaturun ölçülməsini (TTSC) temperatur sensoru çipi ilə qiymətləndirir:

Temperatur sensorunun ideallıq əmsalı (ηTSC) 1.005-dir
Uzaqdan idarə olunan temperatur diodunun (ηRTD) ideallıq əmsalı 1.03-dür
Uzaq temperatur diodunda (TRTD) faktiki temperatur 80°C-dir

80°C-lik TRTD-ni Kelvinə çevirin: 80 + 273.15 = 353.15 K.
4-cü tənliyi tətbiq edin. Temperatur sensoru çipi ilə hesablanmış temperatur 1.005 × 353.15 = 344.57 K.TTSC = 1.03-dir.

Hesablanmış dəyəri Selsiyə çevirin: TTSC = 344.57 K – 273.15 K = 71.43°C İdeal uyğunsuzluğun səbəb olduğu temperatur xətası (TE):
TE = 71.43°C – 80.0°C = –8.57°C

Seriya Müqavimət Xətası

P və N sancaqlarındakı seriya müqaviməti temperaturun ölçülməsi xətasına kömək edir.

Seriya müqaviməti aşağıdakılardan ola bilər:

Temperatur diodunun P və N pininin daxili müqaviməti.
Lövhə iz müqaviməti, məsələnample, uzun taxta izi.

Seriya müqaviməti əlavə voltage temperaturun ölçülməsi yolunda düşmək və temperaturun ölçülməsinin düzgünlüyünə təsir edən ölçmə xətası ilə nəticələnir. Tipik olaraq, bu vəziyyət 2 cərəyanlı temperatur sensoru çipi ilə temperatur ölçmə apardığınız zaman baş verir.

Şəkil 3. Daxili və Bortda Seriya MüqavimətiSeriya müqaviməti artdıqda yaranan temperatur xətasını izah etmək üçün bəzi temperatur algılama çipi istehsalçıları müqavimətə qarşı uzaq diod temperatur xətası üçün məlumat verir.
Bununla belə, ardıcıl müqavimət xətasını aradan qaldıra bilərsiniz. Bəzi temperatur algılama çipləri daxili seriyalı müqavimətin ləğvi xüsusiyyətinə malikdir. Seriya müqavimətinin ləğvi xüsusiyyəti seriya müqavimətini bir neçə yüz Ω diapazondan bir neçə min Ω-dən çox diapazona qədər aradan qaldıra bilər.
Intel, temperatur algılama çipini seçərkən seriya müqavimətinin ləğvi xüsusiyyətini nəzərə almanızı tövsiyə edir. Xüsusiyyət, marşrutlaşdırmanın uzaq tranzistora müqavimətindən yaranan temperatur xətasını avtomatik olaraq aradan qaldırır.

Temperatur Diodunun Beta Dəyişikliyi

Proses texnologiyasının həndəsələri kiçikləşdikcə, PNP və ya NPN substratının Beta(β) dəyəri azalır.
Temperatur diodunun Beta dəyəri aşağı düşdükcə, xüsusən də temperatur diodunun kollektoru yerə bağlanarsa, Beta dəyəri 3-ci səhifədəki 5-cü tənlikdəki cari nisbətə təsir edir. Buna görə də dəqiq cərəyan nisbətini saxlamaq çox vacibdir.
Bəzi temperatur algılama çipləri daxili Beta kompensasiya xüsusiyyətinə malikdir. Devrenin Beta variasiyası əsas cərəyanı hiss edir və dəyişikliyi kompensasiya etmək üçün emitent cərəyanını tənzimləyir. Beta kompensasiyası kollektorun cari nisbətini saxlayır.

Şəkil 4. Maxim Integrated*-in MAX10 Beta Kompensasiyası Aktivləşdirilmiş Intel Stratix 31730 Əsas Parça Temperatur Diodu
Bu rəqəm göstərir ki, ölçmə dəqiqliyi Beta kompensasiyası aktiv olduqda əldə edilir. Ölçmələr FPGA-nın söndürülməsi şəraitində aparılmışdır - təyin edilmiş və ölçülən temperaturun yaxın olacağı gözlənilir.

	0 ° C	50 ° C	100 ° C
Beta Kompensasiyası Deaktivdir	25.0625 ° C	70.1875 ° C	116.5625 ° C
Beta Kompensasiyası Aktivdir	-0.6875˚C	49.4375 ° C	101.875 ° C

Diferensial giriş kondensatoru

P və N sancaqlarındakı kondansatör (CF) yüksək tezlikli səs-küyü süzməyə və elektromaqnit müdaxiləsini (EMI) yaxşılaşdırmağa kömək edən aşağı keçid filtri kimi fəaliyyət göstərir.
Kondansatör seçimi zamanı diqqətli olmalısınız, çünki böyük tutum dəyişdirilmiş cərəyan mənbəyinin yüksəlmə müddətinə təsir edə bilər və böyük ölçü xətası yarada bilər. Tipik olaraq, temperatur sensoru çip istehsalçısı məlumat vərəqində tövsiyə olunan tutum dəyərini təmin edir. Kapasitans dəyərinə qərar verməzdən əvvəl kondansatör istehsalçısının dizayn qaydalarına və ya tövsiyələrinə müraciət edin.

Şəkil 5. Diferensial Giriş Kapasitansı

Ofset kompensasiyası

Bir neçə amil eyni vaxtda ölçmə xətasına kömək edə bilər. Bəzən bir kompensasiya metodunun tətbiqi problemi tam həll etməyə bilər. Ölçmə xətasını həll etmək üçün başqa bir üsul ofset kompensasiyasını tətbiq etməkdir.

Qeyd: Intel sizə daxili ofset kompensasiyası olan temperaturu ölçən çipdən istifadə etməyi tövsiyə edir. Temperatur sensoru çipi funksiyanı dəstəkləmirsə, siz xüsusi məntiq və ya proqram təminatı vasitəsilə sonrakı emal zamanı ofset kompensasiyasını tətbiq edə bilərsiniz.
Ofset kompensasiyası hesablanmış xətanı aradan qaldırmaq üçün temperaturu ölçən çipdən ofset registrinin dəyərini dəyişir. Bu funksiyadan istifadə etmək üçün temperatur pro yerinə yetirməlisinizfile tətbiq olunacaq ofset dəyərini öyrənmək və müəyyən etmək.

Siz temperatur ölçmə çipinin standart parametrləri ilə istədiyiniz temperatur diapazonunda temperatur ölçmələrini toplamalısınız. Daha sonra aşağıdakı misalda olduğu kimi məlumat təhlilini aparınample tətbiq ediləcək ofset dəyərini təyin etmək. Intel, hissə-hissə dəyişiklikləri əhatə etdiyinizə əmin olmaq üçün bir neçə uzaq temperatur diodu ilə bir neçə temperatur sensoru çipini sınaqdan keçirməyi tövsiyə edir. Sonra, tətbiq ediləcək parametrləri müəyyən etmək üçün analizdə ölçmələrin ortasını istifadə edin.
Sisteminizin iş vəziyyətinə əsasən test etmək üçün temperatur nöqtələrini seçə bilərsiniz.

Tənlik 5. Ofset Faktoru

Example 2. Ofset Kompensasiyasının Tətbiqi Bu məsələnample, üç temperatur nöqtəsi ilə bir sıra temperatur ölçmələri toplandı. 5-ci tənliyi dəyərlərə tətbiq edin və ofset əmsalını hesablayın.

Cədvəl 1. Ofset kompensasiyasını tətbiq etməzdən əvvəl toplanmış məlumatlar

Temperaturu təyin edin		Ölçülmüş Temperatur
100°C	373.15 K	111.06°C	384.21 K
50°C	323.15 K	61.38°C	334.53 K
0°C	273.15 K	11.31°C	284.46 K

Ofset temperaturunu hesablamaq üçün temperatur diapazonunun orta nöqtəsindən istifadə edin. Bu keçmişdəample, orta nöqtə 50°C təyin edilmiş temperaturdur.
Ofset temperaturu

= Ofset əmsalı × ( Ölçülən temperatur—Ayarlanmış temperatur )
= 0.9975 × (334.53 − 323.15)
= 11.35

Tələb olunarsa, ofset temperatur dəyərini və digər kompensasiya faktorlarını temperatur sensoru çipinə tətbiq edin və ölçməni yenidən aparın.

Cədvəl 2. Ofset Kompensasiyası Tətbiq edildikdən Sonra Toplanmış Məlumat

Temperaturu təyin edin	Ölçülmüş Temperatur	Xəta
100°C	101.06°C	1.06°C
50°C	50.13°C	0.13°C
0°C	0.25°C	0.25°C

Əlaqədar Məlumat
Qiymətləndirmə Nəticələri
Yenidən təmin edirview Maxim Integrated* və Texas Instruments* temperatur ölçmə çipləri ilə ofset kompensasiya metodunun qiymətləndirmə nəticələrinin.

Qiymətləndirmə Nəticələri

Qiymətləndirmədə Maxim Integrated*-in MAX31730 və Texas Instruments*-in TMP468 qiymətləndirmə dəstləri Intel FPGA-da bir neçə blokun uzaq temperatur diodları ilə interfeysə keçmək üçün dəyişdirildi.

Cədvəl 3. Qiymətləndirilmiş Bloklar və Lövhə Modelləri

Blok	Temperatur Sensing Çip Qiymətləndirmə Şurası
Blok	Texas Instruments TMP468	Maxim Integrate d's MAX31730
Intel Stratix 10 nüvəli parça	Bəli	Bəli
H-kafel və ya L-kafel	Bəli	Bəli
Elektron kafel	Bəli	Bəli
P-kafel	Bəli	Bəli

Aşağıdakı rəqəmlər Intel FPGA lövhəsinin Maxim Integrated və Texas Instruments qiymətləndirmə lövhələri ilə qurulmasını göstərir.

Şəkil 6. Maxim Integrate d's MAX31730 Qiymətləndirmə Şurası ilə quraşdırma

Şəkil 7. Texas Instruments'ın TMP468 Qiymətləndirmə Şurası ilə quraşdırma

İstilik qüvvəsi - və ya alternativ olaraq, bir temperatur kamerasından istifadə edə bilərsiniz - FPGA-nı örtür və möhürləyir və temperaturu təyin edilmiş temperatur nöqtəsinə uyğun olaraq məcbur edir.
Bu sınaq zamanı FPGA istilik əmələ gətirməməsi üçün enerjisiz vəziyyətdə qaldı.
Hər temperatur test nöqtəsi üçün islatma müddəti 30 dəqiqə idi.
Qiymətləndirmə dəstlərindəki parametrlər istehsalçıların standart parametrlərindən istifadə etmişdir.
Quraşdırmadan sonra məlumatların toplanması və təhlili üçün səhifə 10-da Ofset Kompensasiyası bölməsindəki addımlara əməl edildi.

Maxim Integrated MAX31730 Temperatur Sensor Çip Qiymətləndirmə Şurası ilə qiymətləndirmə

Bu qiymətləndirmə Ofset Kompensasiyasında təsvir olunduğu kimi quraşdırma addımları ilə aparılmışdır.
Məlumatlar ofset kompensasiyasının tətbiqindən əvvəl və sonra toplanmışdır. Fərqli ofset temperaturu müxtəlif Intel FPGA bloklarına tətbiq edildi, çünki bütün bloklarda bir ofset dəyəri tətbiq edilə bilməz. Aşağıdakı rəqəmlər nəticələri göstərir.

Şəkil 8. Intel Stratix 10 Core Fabric üçün məlumatlar

Şəkil 9. Intel FPGA H-Tile və L-Tile üçün məlumatlar

Şəkil 10. Intel FPGA E-Tile üçün verilənlər

Şəkil 11. Intel FPGA P-Tile üçün verilənlər

Texas Instruments-in TMP468 Temperatur Sensor Çip Qiymətləndirmə Şurası ilə qiymətləndirmə

Şəkil 12. Intel Stratix 10 Core Fabric üçün məlumatlar

Şəkil 13. Intel FPGA H-Tile və L-Tile üçün məlumatlar

Şəkil 14. Intel FPGA E-Tile üçün verilənlər

Şəkil 15. Intel FPGA P-Tile üçün verilənlər

Nəticə

Bir çox fərqli temperatur algılayıcı çip istehsalçıları var. Komponent seçimi zamanı Intel aşağıdakı mülahizələri nəzərə alaraq temperaturu ölçmə çipini seçməyinizi şiddətlə tövsiyə edir.

Konfiqurasiya edilə bilən ideallıq faktoru xüsusiyyətinə malik çip seçin.
Seriyalı müqavimət ləğvi olan bir çip seçin.
Beta kompensasiyasını dəstəkləyən çip seçin.
Çip istehsalçısının tövsiyələrinə uyğun gələn kondansatörləri seçin.
Temperatur proyeksiyasını yerinə yetirdikdən sonra hər hansı müvafiq kompensasiya tətbiq edinfile öyrənmək.

Tətbiqin nəzərdən keçirilməsi və qiymətləndirmə nəticələrinə əsaslanaraq, ölçmə dəqiqliyinə nail olmaq üçün dizaynınızdakı temperaturu algılama çipini optimallaşdırmalısınız.

AN 769 üçün Sənədin Təftiş Tarixi: Intel FPGA Uzaqdan Temperatur Sensor Diodunun Tətbiq Təlimatları

Sənəd versiyası	Dəyişikliklər
2022.04.06	İdeallıq əmsalı uyğunsuzluğu mövzusundakı temperatur algılama çipinin temperatur hesablamasını düzəltdi. Ofset temperatur hesablamasını düzəltdi, məsələnample ofset kompensasiyası haqqında mövzuda.
2021.02.09	İlkin buraxılış.

Intel Korporasiyası. Bütün hüquqlar qorunur. Intel, Intel loqosu və digər Intel markaları Intel Korporasiyasının və ya onun törəmə şirkətlərinin ticarət nişanlarıdır. Intel FPGA və yarımkeçirici məhsullarının Intel-in standart zəmanətinə uyğun olaraq cari spesifikasiyalara uyğun işləməsinə zəmanət verir, lakin istənilən vaxt xəbərdarlıq etmədən istənilən məhsul və xidmətlərə dəyişiklik etmək hüququnu özündə saxlayır. Intel tərəfindən yazılı şəkildə açıq şəkildə razılaşdırıldığı hallar istisna olmaqla, Intel burada təsvir edilən hər hansı məlumat, məhsul və ya xidmətin tətbiqi və ya istifadəsindən irəli gələn heç bir məsuliyyət və ya öhdəlik götürmür. Intel müştərilərinə hər hansı dərc edilmiş məlumata etibar etməzdən və məhsul və ya xidmətlər üçün sifariş verməzdən əvvəl cihazın texniki xüsusiyyətlərinin ən son versiyasını əldə etmələri tövsiyə olunur.
*Başqa adlar və brendlər başqalarının mülkiyyəti kimi iddia oluna bilər.

ISO
9001:2015
Qeydiyyatdan keçib

Sənədlər / Resurslar

intel AN 769 FPGA Uzaqdan Temperatur Sensor Diodu [pdf] İstifadəçi təlimatı
AN 769 FPGA Uzaqdan Temperatur Sensor Diodu, AN 769, FPGA Uzaqdan Temperatur Sensor Diodu, Uzaqdan Temperatur Sensor Diodu, Temperatur Sensor Diodu, Sensor Diodu

İstinadlar

İstifadəçi təlimatı

intel AN 769 FPGA Uzaqdan Temperatur Sensor Diodu

Giriş