intel AN 769 FPGA алсаас температур мэдрэгч диод
Танилцуулга
Орчин үеийн цахим хэрэглээ, ялангуяа чухал температурын хяналт шаарддаг програмуудад чип дээрх температурыг хэмжих нь маш чухал юм.
Өндөр гүйцэтгэлтэй системүүд нь дотор болон гадна орчны температурыг үнэн зөв хэмждэг.
- Гүйцэтгэлийг оновчтой болгох
- Найдвартай ажиллагааг хангах
- Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг гэмтээхээс сэргийлнэ
Intel® FPGA температурын хяналтын систем нь уулзварын температурыг (TJ) хянахын тулд гуравдагч талын чипүүдийг ашиглах боломжийг олгодог. Энэхүү гадаад температурын хяналтын систем нь Intel FPGA унтарсан эсвэл тохируулаагүй үед ч ажилладаг. Гэсэн хэдий ч, та гадаад чип болон Intel FPGA температур мэдрэгч диод (TSD) хоорондын интерфейсийг зохион бүтээхдээ хэд хэдэн зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Температур мэдрэгч чипийг сонгохдоо та хүрэхийг хүсч буй температурын нарийвчлалыг ихэвчлэн хардаг. Гэсэн хэдий ч, хамгийн сүүлийн үеийн технологийн технологи, алсын зайнаас өөр TSD дизайнтай бол та дизайны нарийвчлалын шаардлагад нийцүүлэхийн тулд температур мэдрэгч чипийн суурилуулсан функцуудыг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Intel FPGA алсын зайнаас температур хэмжих системийн ажиллагааг ойлгосноор та:
- Температур мэдрэгчтэй холбоотой нийтлэг асуудлуудыг олж мэдээрэй.
- Хэрэглээний хэрэгцээ, зардал, дизайны цагийг хангасан хамгийн тохиромжтой температур мэдрэгч чипийг сонго.
Intel-ийн баталгаажуулсан орон нутгийн TSD-г ашиглан хөшигний температурыг хэмжихийг Intel зөвлөж байна. Intel нь янз бүрийн системийн нөхцөлд гадаад температур мэдрэгчийн нарийвчлалыг баталгаажуулж чадахгүй. Хэрэв та алсын TSD-г гадаад температур мэдрэгчтэй ашиглахыг хүсвэл энэ баримт бичигт заасан зааврыг дагаж, температурын хэмжилтийн тохиргооны нарийвчлалыг баталгаажуулна уу.
Энэхүү програмын тэмдэглэл Intel Stratix® 10 FPGA төхөөрөмжийн гэр бүлийн TSD-ийн алсын хэрэгжилтэд хамаарна.
Хэрэгжилт дууссанview
Гадаад температур мэдрэгч чип нь Intel FPGA алсын TSD-тэй холбогддог. Алсын TSD нь PNP эсвэл NPN диодоор холбогдсон транзистор юм.
- Зураг 1. Температур мэдрэгч чип болон Intel FPGA Remote TSD (NPN диод) хоорондын холболт
- Зураг 2. Температур мэдрэгч чип болон Intel FPGA Remote TSD (PNP диод) хоорондын холболт
Дараахь тэгшитгэл нь транзисторын температурыг ялгаруулагчийн суурьтай харьцуулнаtage (VBE).
- Тэгшитгэл 1. Транзисторын температурын суурь ялгаруулагч ба хоорондын хамааралtage (VBE)
Хаана:
- T - Кельвин дэх температур
- q— электрон цэнэг (1.60 × 10−19 C)
- VBE—суурь ялгаруулагч ботьtage
- k—Больцманы тогтмол (1.38 × 10−23 J∙K−1)
- IC - коллекторын гүйдэл
- IS - урвуу ханалтын гүйдэл
- η - алсын диодын хамгийн тохиромжтой коэффициент
1-р тэгшитгэлийг дахин зохион байгуулснаар та дараах тэгшитгэлийг авна.
- Тэгшитгэл 2. VBE
Ихэвчлэн температур мэдрэгч чип нь P ба N зүү дээр I1 ба I2 гэсэн хоёр дараалсан сайн хяналттай гүйдлийг хүчээр шахдаг. Дараа нь чип нь диодын VBE-ийн өөрчлөлтийг хэмжиж, дундажийг гаргадаг. VBE дахь дельта нь 3-р тэгшитгэлд үзүүлсэн шиг температуртай шууд пропорциональ байна. - Тэгшитгэл 3. VBE дахь Delta
Хаана:
- n-албадан гүйдлийн харьцаа
- VBE1—суурь ялгаруулагч ботьtage I1 дээр
- VBE2—суурь ялгаруулагч ботьtage I2 дээр
Хэрэгжилтийг авч үзэх
Тохиромжтой функц бүхий температур мэдрэгч чипийг сонгох нь хэмжилтийн нарийвчлалд хүрэхийн тулд чипийг оновчтой болгох боломжийг олгоно. Чипийг сонгохдоо холбогдох мэдээллийн сэдвүүдийг анхаарч үзээрэй.
- Ideality Factor (η-Factor) Үл нийцэх
- Цуврал эсэргүүцлийн алдаа
- Температурын диодын бета өөрчлөлт
- Дифференциал оролтын конденсатор
- Офсет нөхөн олговор
Ideality Factor (η-Factor) Үл нийцэх
Гаднах температурын диод ашиглан уулзварын температурыг хэмжихдээ температурын хэмжилтийн нарийвчлал нь гадаад диодын шинж чанараас хамаарна. Идеал байдлын коэффициент нь диодын хамгийн тохиромжтой төлөв байдлаас хазайлтыг хэмждэг алсын диодын параметр юм.
Та ихэвчлэн диод үйлдвэрлэгчийн мэдээллийн хуудаснаас хамгийн тохиромжтой байдлын коэффициентийг олж болно. Янз бүрийн гадаад температурын диодууд нь өөр өөр дизайн, технологийн технологиос шалтгаалан өөр өөр утгыг өгдөг.
Тохиромжтой байдлын үл нийцэл нь температурыг хэмжихэд ихээхэн алдаа үүсгэдэг. Томоохон алдаанаас зайлсхийхийн тулд Intel нь тохируулж болох оновчтой байдлын хүчин зүйл бүхий температур мэдрэгч чип сонгохыг зөвлөж байна. Тохиромжгүй алдааг арилгахын тулд чип дэх идеал байдлын хүчин зүйлийн утгыг өөрчилж болно.
- Example 1. Температурын хэмжилтийн алдааны оновчтой байдлын хүчин зүйлийн хувь нэмэр
Энэ эксample нь идеалийн хүчин зүйл нь температурын хэмжилтийн алдаанд хэрхэн нөлөөлж байгааг харуулж байна. Өмнө ньample, тооцоолол нь температурын хэмжилтийн томоохон алдааг үүсгэдэг идеалийн тохиромжгүй байдлыг харуулж байна.
- Тэгшитгэл 4. Ideality Factor-ийн хэмжсэн температурын хамаарал
Хаана:
- ηTSC—температур мэдрэгч чипийн хамгийн тохиромжтой хүчин зүйл
- TTSC—температур мэдрэгч чипээр уншигдах температур
- ηRTD - алсын температурын диодын оновчтой коэффициент
- TRTD - алсын температурын диод дахь температур
Дараахь алхмууд нь температур мэдрэгч чипээр температур хэмжилтийг (TTSC) тооцоолох бөгөөд дараах утгуудыг өгсөн болно.
- Температур мэдрэгчийн хамгийн тохиромжтой хүчин зүйл (ηTSC) нь 1.005 байна
- Алсын температурын диодын оновчтой коэффициент (ηRTD) нь 1.03 байна
- Алсын температурын диод (TRTD) дээрх бодит температур 80 ° C байна
- 80 ° C-ийн TRTD-ийг Келвин болгон хөрвүүлнэ: 80 + 273.15 = 353.15 К.
- Тэгшитгэл 4-ийг хэрэглэнэ. Температур мэдрэгч чипээр тооцоолсон температур нь 1.005 × 353.15 = 344.57 K.TTSC = 1.03
- Тооцоолсон утгыг Цельсийн хэмд хөрвүүлнэ: TTSC = 344.57 K – 273.15 K = 71.43°C Идеал байдлын зөрүүгээс үүссэн температурын алдаа (TE):
TE = 71.43 ° C - 80.0 ° C = -8.57 ° C
Цуврал эсэргүүцлийн алдаа
P ба N зүү дээрх цуврал эсэргүүцэл нь температурын хэмжилтийн алдааг үүсгэдэг.
Цуврал эсэргүүцэл нь дараахь байж болно.
- Температурын диодын P ба N зүүгийн дотоод эсэргүүцэл.
- ТУЗ-ийн ул мөр эсэргүүцэл, жишээ ньample, урт самбарын ул мөр.
Цуврал эсэргүүцэл нь нэмэлт боть үүсгэдэгtage нь температур мэдрэгчийн замд унах ба хэмжилтийн алдаа гарахад температурын хэмжилтийн нарийвчлалд нөлөөлнө. Ихэвчлэн 2-гүйдлийн температур мэдрэгч чипээр температур хэмжилт хийх үед ийм нөхцөл байдал үүсдэг.
Зураг 3. Дотоод болон самбар дээрх цувралын эсэргүүцэл
Цуврал эсэргүүцэл ихсэх үед үүссэн температурын алдааг тайлбарлахын тулд зарим температур мэдрэгч чип үйлдвэрлэгчид алсын диодын температурын алдааны эсэргүүцлийн эсрэг өгөгдлийг өгдөг.
Гэсэн хэдий ч та цуврал эсэргүүцлийн алдааг арилгах боломжтой. Температур мэдрэгчийн зарим чип нь цуврал эсэргүүцлийг цуцлах шинж чанартай байдаг. Цуврал эсэргүүцлийг цуцлах функц нь цуврал эсэргүүцлийг хэдэн зуун Ом-оос хэдэн мянган Ом-оос хэтрэх хүрээг арилгах боломжтой.
Температур мэдрэгч чипийг сонгохдоо цуврал эсэргүүцлийг цуцлах онцлогийг анхаарч үзэхийг Intel зөвлөж байна. Энэ функц нь алсын транзистор руу чиглүүлэлтийн эсэргүүцэлээс үүссэн температурын алдааг автоматаар арилгадаг.
Температурын диодын бета өөрчлөлт
Процессын технологийн геометрийн хэмжээ багасах тусам PNP эсвэл NPN субстратын Бета (β) утга буурдаг.
Температурын диодын Бета утга багасах тусам, ялангуяа температурын диодын коллекторыг газарт холбосон тохиолдолд Бета утга нь 3-р хуудасны 5-р тэгшитгэлийн гүйдлийн харьцаанд нөлөөлнө. Тиймээс одоогийн харьцааг үнэн зөв байлгах нь маш чухал юм.
Температур мэдрэгчтэй зарим чипүүд нь Бета нөхөн олговрын функцтэй байдаг. Хэлхээний Бета хувилбар нь үндсэн гүйдлийг мэдэрч, өөрчлөлтийг нөхөхийн тулд ялгаруулагчийн гүйдлийг тохируулдаг. Бета нөхөн олговор нь коллекторын гүйдлийн харьцааг хадгалж байдаг.
Зураг 4. Maxim Integrated*-ийн MAX10 бета нөхөн олговрыг идэвхжүүлсэн Intel Stratix 31730 цөмт даавууны температурын диод
Энэ зураг нь бета нөхөн олговрыг идэвхжүүлсэн үед хэмжилтийн нарийвчлалд хүрч байгааг харуулж байна. Хэмжилтийг FPGA унтраах үед авсан ба тогтоосон болон хэмжсэн температур ойрхон байх төлөвтэй байна.
| 0˚C | 50˚C | 100˚C | |
| Бета нөхөн олговор унтарсан | 25.0625˚C | 70.1875˚C | 116.5625˚C |
| Бета нөхөн олговор асаалттай | -0.6875˚C | 49.4375˚C | 101.875˚C |
Дифференциал оролтын конденсатор
P ба N зүү дээрх конденсатор (CF) нь өндөр давтамжийн дуу чимээг шүүж, цахилгаан соронзон интерференцийг (EMI) сайжруулахад тусалдаг нам дамжуулалтын шүүлтүүр шиг ажилладаг.
Конденсаторыг сонгохдоо болгоомжтой байх хэрэгтэй, учир нь их хэмжээний багтаамж нь шилжүүлсэн гүйдлийн эх үүсвэрийн өсөлтөд нөлөөлж, хэмжилтийн асар том алдаа үүсгэдэг. Ихэвчлэн температур мэдрэгчтэй чип үйлдвэрлэгч нь өөрсдийн мэдээллийн хуудсанд санал болгож буй багтаамжийн утгыг өгдөг. Конденсаторын утгыг тодорхойлохын өмнө конденсатор үйлдвэрлэгчийн дизайны заавар эсвэл зөвлөмжийг уншина уу.
Зураг 5. Дифференциал оролтын багтаамж
Офсет нөхөн олговор
Хэмжилтийн алдаанд хэд хэдэн хүчин зүйл нэгэн зэрэг нөлөөлж болно. Заримдаа нөхөн олговрын нэг аргыг хэрэглэх нь асуудлыг бүрэн шийдэж чадахгүй байж магадгүй юм. Хэмжилтийн алдааг арилгах өөр нэг арга бол нөхөн олговор олгох явдал юм.
Жич: Intel танд суурилуулсан офсет нөхөн төлбөр бүхий температур мэдрэгч чип ашиглахыг зөвлөж байна. Хэрэв температур мэдрэгч нь энэ функцийг дэмждэггүй бол та өөрчлөн логик эсвэл програм хангамжаар дамжуулан боловсруулалтын дараах нөхөн олговрыг ашиглаж болно.
Офсет нөхөн олговор нь тооцоолсон алдааг арилгахын тулд температур мэдрэгч чипээс офсет бүртгэлийн утгыг өөрчилдөг. Энэ функцийг ашиглахын тулд та температурын тохиргоог хийх ёстойfile судлах, хэрэглэх офсет утгыг тодорхойлох.
Та температур мэдрэгч чипийн анхдагч тохиргоог ашиглан хүссэн температурын хязгаарт температурын хэмжилтийг цуглуулах ёстой. Дараа нь өгөгдлийн шинжилгээг дараах жишээний дагуу гүйцэтгэнэample хэрэглэх офсет утгыг тодорхойлох. Хэсэг хоорондын өөрчлөлтийг хамрахын тулд хэд хэдэн температур мэдрэгч чипийг хэд хэдэн алсын температурын диодоор туршиж үзэхийг Intel зөвлөж байна. Дараа нь хэрэглэх тохиргоог тодорхойлохын тулд шинжилгээнд хэмжилтийн дундажийг ашиглана уу.
Та өөрийн системийн үйл ажиллагааны нөхцөл дээр үндэслэн шалгах температурын цэгүүдийг сонгож болно.
Тэгшитгэл 5. Офсет коэффициент
Example 2. Офсет нөхөн олговрын хэрэглээ Энэ жишээндample, температурын хэмжилтийн багцыг гурван температурын цэгээр цуглуулсан. 5-р тэгшитгэлийг утгуудад хэрэглэж, офсет коэффициентийг тооцоол.
Хүснэгт 1. Офсет нөхөн олговор хэрэглэхээс өмнө цуглуулсан мэдээлэл
| Температурыг тохируулах | Хэмжсэн температур | ||
| 100°C | 373.15 К | 111.06°C | 384.21 К |
| 50°C | 323.15 К | 61.38°C | 334.53 К |
| 0°C | 273.15 К | 11.31°C | 284.46 К |
Офсет температурыг тооцоолохын тулд температурын хязгаарын дунд цэгийг ашиглана. Энэ жишээндample, дунд цэг нь тогтоосон температур 50 ° C байна.
Офсет температур
- = Оффсет хүчин зүйл × ( Хэмжсэн температур− Тохируулах температур )
- = 0.9975 × (334.53 − 323.15)
- = 11.35
Температурын хэмжилтийн утга болон бусад нөхөх хүчин зүйлийг шаардлагатай бол температур мэдрэгч чипэнд хийж дахин хэмжилт хийнэ.
Хүснэгт 2. Офсет нөхөн төлбөрийг хэрэглэсний дараа цуглуулсан мэдээлэл
| Температурыг тохируулах | Хэмжсэн температур | Алдаа |
| 100°C | 101.06°C | 1.06°C |
| 50°C | 50.13°C | 0.13°C |
| 0°C | 0.25°C | 0.25°C |
Холбогдох мэдээлэл
Үнэлгээний үр дүн
Дахин өгдөгview Maxim Integrated* ба Texas Instruments* температур мэдрэгчтэй чип бүхий офсет нөхөн олговрын аргын үнэлгээний үр дүнгийн тухай.
Үнэлгээний үр дүн
Үнэлгээний явцад Maxim Integrated*-ийн MAX31730 болон Texas Instruments*-ийн TMP468 үнэлгээний иж бүрдлийг Intel FPGA-ийн хэд хэдэн блокийн алсын температурын диодуудтай холбохын тулд өөрчилсөн.
Хүснэгт 3. Үнэлгээтэй блокууд болон хавтангийн загварууд
| Блоклох | Температур мэдрэгчтэй чипийн үнэлгээний зөвлөл | |
| Texas Instruments компанийн TMP468 | Maxim Integrate d's MAX31730 | |
| Intel Stratix 10 үндсэн даавуу | Тиймээ | Тиймээ |
| H-хавтанцар эсвэл L-хавтанцар | Тиймээ | Тиймээ |
| Цахим хавтан | Тиймээ | Тиймээ |
| P-хавтанцар | Тиймээ | Тиймээ |
Дараах зургууд нь Maxim Integrated болон Texas Instruments үнэлгээний самбар бүхий Intel FPGA хавтангийн тохиргоог харуулж байна.
Зураг 6. Maxim Integrate d-ийн MAX31730 үнэлгээний самбараар тохируулна уу
Зураг 7. Texas Instruments-ийн TMP468 үнэлгээний зөвлөлтэй тохируулна уу
- Дулааны хүч буюу өөрөөр хэлбэл та температурын камерыг ашиглаж болно - FPGA-г таглаж, битүүмжилж, тогтоосон температурын цэгийн дагуу температурыг хүчээр шахаж болно.
- Энэ туршилтын үеэр FPGA нь дулаан үүсгэхгүйн тулд тэжээлгүй байдалд байсан.
- Температурын туршилтын цэг бүрийн нэвт норгох хугацаа 30 минут байв.
- Үнэлгээний иж бүрдэл дээрх тохиргоонууд нь үйлдвэрлэгчдийн анхдагч тохиргоог ашигласан.
- Тохируулсны дараа мэдээлэл цуглуулах, дүн шинжилгээ хийх зорилгоор 10-р хуудасны "Оффсет нөхөн олговор"-ын алхмуудыг дагаж мөрдсөн.
Maxim Integrated-ийн MAX31730 температур мэдрэгчтэй чип үнэлгээний самбараар хийсэн үнэлгээ
Энэхүү үнэлгээг Офсет нөхөн олговорт тайлбарласны дагуу тохируулгын алхмуудаар хийсэн.
Мэдээллийг нөхөн олговор олгохоос өмнө болон дараа цуглуулсан. Бүх блок дээр нэг офсет утгыг ашиглах боломжгүй тул өөр өөр Intel FPGA блокуудад өөр өөр температурыг ашигласан. Дараах зургууд үр дүнг харуулж байна.
Зураг 8. Intel Stratix 10 Core Fabric-ийн өгөгдөл
Зураг 9. Intel FPGA H-Tile болон L-Tile-ийн өгөгдөл
Зураг 10. Intel FPGA E-Tile-д зориулсан өгөгдөл
Зураг 11. Intel FPGA P-Tile-д зориулсан өгөгдөл
Texas Instruments-ийн TMP468 температур мэдрэгчтэй чип үнэлгээний зөвлөлийн үнэлгээ
Энэхүү үнэлгээг Офсет нөхөн олговорт тайлбарласны дагуу тохируулгын алхмуудаар хийсэн.
Мэдээллийг нөхөн олговор олгохоос өмнө болон дараа цуглуулсан. Бүх блок дээр нэг офсет утгыг ашиглах боломжгүй тул өөр өөр Intel FPGA блокуудад өөр өөр температурыг ашигласан. Дараах зургууд үр дүнг харуулж байна.
Зураг 12. Intel Stratix 10 Core Fabric-ийн өгөгдөл
Зураг 13. Intel FPGA H-Tile болон L-Tile-ийн өгөгдөл
Зураг 14. Intel FPGA E-Tile-д зориулсан өгөгдөл
Зураг 15. Intel FPGA P-Tile-д зориулсан өгөгдөл
Дүгнэлт
Температур мэдрэгчтэй олон төрлийн чип үйлдвэрлэгчид байдаг. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгохдоо Intel нь температур мэдрэгч чипийг дараахь зүйлийг анхаарч үзэхийг зөвлөж байна.
- Тохируулах боломжит хүчин зүйл бүхий чипийг сонго.
- Цуврал эсэргүүцлийг цуцлах чипийг сонгоно уу.
- Бета нөхөн олговрыг дэмждэг чипийг сонго.
- Чип үйлдвэрлэгчийн зөвлөмжид тохирсон конденсаторыг сонго.
- Температурын горимыг гүйцэтгэсний дараа зохих нөхөн төлбөрийг хэрэглэнэfile судлах.
Хэрэгжилтийг авч үзэх, үнэлгээний үр дүнд үндэслэн хэмжилтийн нарийвчлалд хүрэхийн тулд та дизайн дахь температур мэдрэгч чипийг оновчтой болгох ёстой.
AN 769-д зориулсан баримт бичгийн засварын түүх: Intel FPGA алсын зайнаас температур мэдрэгч диодыг хэрэгжүүлэх гарын авлага
| Баримт бичгийн хувилбар | Өөрчлөлтүүд |
| 2022.04.06 |
|
| 2021.02.09 | Анхны хувилбар. |
Intel корпораци. Бүх эрх хуулиар хамгаалагдсан. Intel, Intel лого болон бусад Intel тэмдэг нь Intel корпораци эсвэл түүний охин компаниудын худалдааны тэмдэг юм. Intel нь өөрийн FPGA болон хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүнүүдээ Intel-ийн стандарт баталгааны дагуу одоогийн техникийн үзүүлэлтүүдэд нийцүүлэн ажиллуулах баталгаа өгдөг ч аливаа бүтээгдэхүүн, үйлчилгээнд ямар ч үед мэдэгдэлгүйгээр өөрчлөлт оруулах эрхтэй. Intel нь бичгээр тохиролцсоноос бусад тохиолдолд энд дурдсан аливаа мэдээлэл, бүтээгдэхүүн, үйлчилгээг ашиглах, ашиглахаас үүдэн гарах хариуцлага, хариуцлага хүлээхгүй. Intel-ийн хэрэглэгчид нийтлэгдсэн мэдээлэлд найдах, бүтээгдэхүүн, үйлчилгээний захиалга өгөхөөс өмнө төхөөрөмжийн техникийн үзүүлэлтүүдийн хамгийн сүүлийн хувилбарыг авахыг зөвлөж байна.
*Бусад нэр, брэндийг бусдын өмч гэж үзэж болно.
ISO
9001:2015
Бүртгүүлсэн
Баримт бичиг / нөөц
 |
intel AN 769 FPGA алсаас температур мэдрэгч диод [pdf] Хэрэглэгчийн гарын авлага AN 769 FPGA алсаас температур мэдрэгч диод, AN 769, FPGA алсаас температур мэдрэгч диод, алсаас температур мэдрэгч диод, температур мэдрэгч диод, температур мэдрэгч диод |
