intel AN 769 FPGA диоди дурдасти ҳарорат
Муқаддима
Дар замимаҳои электронии муосир, бахусус барномаҳое, ки назорати муҳими ҳароратро талаб мекунанд, андозагирии ҳарорат дар чип муҳим аст.
Системаҳои баландсифат ба андозагирии дақиқи ҳарорат барои муҳити дохилӣ ва берунӣ такя мекунанд.
- Фаъолиятро оптимизатсия кунед
- Таъмини кори боэътимод
- Пешгирӣ кардани зарар ба ҷузъҳо
Системаи назорати ҳарорати Intel® FPGA ба шумо имкон медиҳад, ки микросхемаҳои тарафи сеюмро барои назорат кардани ҳарорати пайвастшавӣ (TJ) истифода баред. Ин системаи мониторинги ҳарорати беруна ҳатто ҳангоми хомӯш кардани Intel FPGA кор мекунад ё танзим нашудааст. Аммо, ҳангоми тарҳрезии интерфейси байни чипи беруна ва диодҳои дурдасти ҳароратсанҷи Intel FPGA (TSDs) шумо бояд якчанд чизро ба назар гиред.
Вақте ки шумо як чипи ҳассосии ҳароратро интихоб мекунед, шумо одатан ба дурустии ҳарорате, ки мехоҳед ба даст оред, назар кунед. Бо вуҷуди ин, бо технологияи навтарини раванд ва тарҳи гуногуни дурдасти TSD, шумо инчунин бояд хусусиятҳои дарунсохташудаи чипи ҳассосии ҳароратро ба назар гиред, то ба талаботи дақиқии тарроҳии шумо ҷавобгӯ бошад.
Бо фаҳмидани кори системаи ченкунии ҳарорати дурдасти Intel FPGA, шумо метавонед:
- Мушкилоти умумӣ бо барномаҳои ҳассоси ҳароратро кашф кунед.
- Чипи мувофиқтарини ҳассосияти ҳароратро интихоб кунед, ки ба эҳтиёҷоти барнома, арзиш ва вақти тарроҳии шумо мувофиқат кунад.
Intel ба таври қатъӣ тавсия медиҳад, ки ҳароратро бо истифода аз TSD-ҳои маҳаллӣ, ки Intel тасдиқ кардааст, чен кунед. Intel наметавонад дурустии сенсорҳои ҳарорати берунаро дар шароити гуногуни система тасдиқ кунад. Агар шумо хоҳед, ки TSD-ҳои дурдаст бо сенсорҳои ҳарорати беруна истифода баред, дастурҳои ин ҳуҷҷатро риоя кунед ва дурустии танзимоти ченкунии ҳарорати худро тасдиқ кунед.
Ин ёддошти барнома ба татбиқи дурдасти TSD барои оилаи дастгоҳҳои Intel Stratix® 10 FPGA дахл дорад.
Амалиёт ба охир расидview
Чипи ҳискунандаи ҳарорати беруна ба TSD дурдасти Intel FPGA пайваст мешавад. TSD дурдаст транзистори PNP ё NPN бо диод пайваст аст.
- Расми 1. Пайвастшавӣ байни чипи ҳискунандаи ҳарорат ва Intel FPGA Remote TSD (NPN Diode)
- Расми 2. Пайвастшавӣ байни чипи ҳискунандаи ҳарорат ва Intel FPGA Remote TSD (PNP Diode)
Муодилаи зерин ҳарорати транзисторро нисбат ба ҳаҷми базаи эмитент ташкил медиҳадtagд (VBE).
- Муодилаи 1. Муносибати байни ҳарорати транзистор ба базаи эмитент ҷилдиtagд (VBE)
Дар куҷо:
- T - Ҳарорат дар Келвин
- q — заряди электрон (1.60 × 10−19 C)
- VBE — ҷилдtage
- k— доимии Болтсман (1.38 × 10−23 J∙K−1)
- IC - ҷараёни коллекторӣ
- IS - ҷараёни сершавии баръакс
- η - омили идеалии диодҳои дурдаст
Муодилаи 1-ро аз нав ташкил карда, шумо муодилаи зеринро мегиред.
- Муодилаи 2. VBE
Одатан, чипи ҳассоси ҳарорат ду ҷараёнҳои пай дар пай хуб идорашаванда, I1 ва I2 -ро дар пинҳои P ва N маҷбур мекунад. Сипас чип тағирёбии VBE-и диодро чен мекунад ва ба ҳисоби миёна ҳисоб мекунад. Делта дар VBE ба ҳарорат мутаносиб аст, тавре ки дар муодилаи 3 нишон дода шудааст. - Муодилаи 3. Delta дар VBE
Дар куҷо:
- n — таносуби ҷараёни маҷбурӣ
- VBE1 — ҷилдtagд дар I1
- VBE2 — ҷилдtagд дар I2
Баррасии татбиқ
Интихоби чипи ҳассосии ҳарорат бо хусусиятҳои мувофиқ ба шумо имкон медиҳад, ки чипро барои ба даст овардани дақиқии андозагирӣ оптимизатсия кунед. Вақте ки шумо чипи интихоб мекунед, мавзӯъҳоро дар маълумоти марбут ба назар гиред.
- Омили идеалӣ (η-Омили) номутобиқатӣ
- Хатои муқовимати силсила
- Тағйирёбии ҳарорати диод бета
- Конденсатори вуруди дифференсиалӣ
- Ҷуброни ҷубронпулӣ
Омили идеалӣ (η-Омили) номутобиқатӣ
Ҳангоми ченкунии ҳарорати пайвастшавӣ бо истифода аз диодҳои ҳарорати беруна, дурустии ченкунии ҳарорат аз хусусиятҳои диоди беруна вобаста аст. Омили идеалӣ як параметри диодҳои дурдаст мебошад, ки дуршавии диодро аз рафтори идеалии он чен мекунад.
Шумо одатан омили идеалиро дар варақаи маълумот аз истеҳсолкунандаи диод пайдо карда метавонед. Диодҳои гуногуни ҳарорати беруна аз сабаби тарҳрезӣ ва технологияҳои гуногуни коркарди онҳо ба шумо арзишҳои гуногун медиҳанд.
Мутобиқати идеалӣ метавонад боиси хатогии ҷиддии андозагирии ҳарорат гардад. Барои роҳ надодан ба хатогии ҷиддӣ, Intel тавсия медиҳад, ки шумо чипи ҳассосии ҳароратро интихоб кунед, ки дорои омили идеалии танзимшаванда мебошад. Шумо метавонед арзиши омили идеалиро дар чип тағир диҳед, то хатои номувофиқро бартараф созед.
- Exampле 1. Саҳми омили идеалӣ ба хатогии ченкунии ҳарорат
Ин собикample нишон медиҳад, ки чӣ гуна омили идеалӣ ба хатогии андозагирии ҳарорат мусоидат мекунад. Дар собикample, ҳисоб номутобиқатии идеалиро нишон медиҳад, ки боиси хатогии назарраси андозагирии ҳарорат мегардад.
- Муодилаи 4. Муносибати омили идеалӣ ба ҳарорати ченшуда
Дар куҷо:
- ηTSC - омили идеалии чипи ҳассоси ҳарорат
- TTSC - ҳарорат аз ҷониби чипи ҳассоси ҳарорат хонда мешавад
- ηRTD - омили идеалии диоди ҳарорати дурдаст
- TRTD — ҳарорат дар диодҳои дурдаст
Қадамҳои зерин андозагирии ҳароратро (TTSC) тавассути чипи ҳассоси ҳарорат бо назардошти арзишҳои зерин ҳисоб мекунанд:
- Омили идеалии сенсори ҳарорат (ηTSC) 1.005 аст
- Омили идеалии диодҳои ҳарорати дурдаст (ηRTD) 1.03 аст
- Ҳарорати воқеӣ дар диодҳои ҳарорати дурдаст (TRTD) 80 ° C аст
- Табдил додани TRTD-и 80 ° C ба Келвин: 80 + 273.15 = 353.15 К.
- Муодилаи 4-ро татбиқ кунед. Ҳарорати ҳисобшуда аз ҷониби чипи ҳискунандаи ҳарорат 1.005 × 353.15 = 344.57 K.TTSC = 1.03 аст.
- Қимати ҳисобшударо ба Celsius табдил диҳед: TTSC = 344.57 K – 273.15 K = 71.43°C Хатои ҳарорат (TE), ки дар натиҷаи номутобиқатии идеалӣ ба вуҷуд омадааст:
TE = 71.43 ° C - 80.0 ° C = -8.57 ° C
Хатои муқовимати силсила
Муқовимати силсилавӣ дар пинҳои P ва N ба хатогии андозагирии ҳарорат мусоидат мекунад.
Муқовимати силсила метавонад аз:
- Муқовимати дохилии P ва N-и диодҳои ҳароратӣ.
- Муқовимати пайгирии тахта, масаланampле, изи тахтаи дароз.
Муқовимати силсилавӣ боиси ҳаҷми иловагӣ мегардадtage дар роҳи ҳискунандаи ҳарорат афтад ва боиси хатогии ченкунӣ мегардад, ки ба дурустии ченкунии ҳарорат таъсир мерасонад. Одатан, ин ҳолат вақте рух медиҳад, ки шумо ченкунии ҳароратро бо чипи ҳассосии ҳарорати 2-ҷорӣ анҷом медиҳед.
Расми 3. Муқовимати силсилаи дохилӣ ва борт
Барои шарҳ додани хатогии ҳарорат ҳангоми афзоиши муқовимати силсилавӣ, баъзе истеҳсолкунандагони чипи ҳассоси ҳарорат маълумотро дар бораи хатогии ҳарорати диодҳои дурдаст нисбат ба муқовимат пешниҳод мекунанд.
Бо вуҷуди ин, шумо метавонед хатогии муқовимати силсиларо бартараф кунед. Баъзе микросхемаҳои ҳассоси ҳарорат дорои хусусияти бекоркунии муқовимати силсилавии дарунсохт мебошанд. Хусусияти бекоркунии муқовимати силсилавӣ метавонад муқовимати силсиларо аз диапазони чандсад Ом то диапазони зиёда аз чанд ҳазор Ом бартараф кунад.
Intel тавсия медиҳад, ки ҳангоми интихоби чипи ҳассосии ҳарорат хусусияти бекоркунии муқовимати силсиларо баррасӣ кунед. Хусусият хатогии ҳароратро, ки дар натиҷаи муқовимати масир ба транзистори дурдаст ба вуҷуд омадааст, ба таври худкор бартараф мекунад.
Тағйирёбии ҳарорати диод бета
Вақте ки геометрияи технологияи раванд хурдтар мешавад, арзиши Beta(β)-и субстрати PNP ё NPN кам мешавад.
Вақте ки арзиши диоди ҳарорат бета паст мешавад, махсусан агар коллектори диоди ҳарорат ба замин пайваст карда шавад, арзиши Бета ба таносуби ҷорӣ дар муодилаи 3 дар саҳифаи 5 таъсир мерасонад. Аз ин рӯ, нигоҳ доштани таносуби дақиқи ҷорӣ муҳим аст.
Баъзе микросхемаҳои ҳассоси ҳарорат дорои хусусияти ҷуброни бета дарунсохт мебошанд. Варианти Бета-и схема ҷараёни асосиро ҳис мекунад ва ҷараёни эмитентро барои ҷуброни тағирот танзим мекунад. Ҷуброни бета таносуби ҷории коллекторро нигоҳ медорад.
Расми 4. Intel Stratix 10 Diode ҳарорати матоъ бо Maxim Integrated*-и MAX31730 бета ҷуброн фаъол аст
Ин рақам нишон медиҳад, ки дақиқии андозагирӣ бо фаъол кардани ҷуброни бета ба даст оварда мешавад. Андозаҳо дар ҳолати хомӯшии барқи FPGA гирифта шуданд - интизор меравад ҳарорати муқарраршуда ва ченшуда наздик бошад.
| 0 ˚ | 50 ˚ | 100 ˚ | |
| Ҷуброни бета хомӯш | 25.0625 ˚ | 70.1875 ˚ | 116.5625 ˚ |
| Ҷуброни бета фаъол аст | -0.6875°С | 49.4375 ˚ | 101.875 ˚ |
Конденсатори вуруди дифференсиалӣ
Конденсатор (CF) дар пинҳои P ва N ҳамчун филтри пастгузар амал мекунад, ки барои филтр кардани садои басомади баланд ва беҳтар кардани дахолати электромагнитӣ (EMI) кӯмак мекунад.
Ҳангоми интихоби конденсатор шумо бояд эҳтиёт бошед, зеро иқтидори калон метавонад ба вақти болоравии манбаи ҷорӣ таъсир расонад ва хатои бузурги андозагириро ба вуҷуд орад. Одатан, истеҳсолкунандаи чипи ҳассоси ҳарорат дар варақаи маълумотии худ арзиши тавсияшудаи зарфиятро пешниҳод мекунад. Пеш аз он ки арзиши зарфиятро муайян кунед, ба дастурҳои тарроҳии конденсатор ё тавсияи истеҳсолкунандаи конденсатор муроҷиат кунед.
Расми 5. Иқтидори вуруди дифференсиалӣ
Ҷуброни ҷубронпулӣ
Якчанд омилҳо метавонанд дар як вақт ба хатогии андозагирӣ мусоидат кунанд. Баъзан истифодаи усули ягонаи ҷуброн метавонад масъаларо пурра ҳал накунад. Усули дигари ҳалли хатогии андозагирӣ ин татбиқи ҷуброни ҷуброн аст.
Шарҳ: Intel тавсия медиҳад, ки шумо як чипи ҳассосии ҳароратро бо ҷуброни ҷуброни дарунсохт истифода баред. Агар чипи ҳискунандаи ҳарорат ин хусусиятро дастгирӣ накунад, шумо метавонед ҷуброни ҷубронпулиро ҳангоми коркарди баъдӣ тавассути мантиқи фармоишӣ ё нармафзор истифода баред.
Ҷуброни ҷуброн арзиши реестри ҷубронпулиро аз чипи ҳискунандаи ҳарорат барои бартараф кардани хатои ҳисобшуда тағир медиҳад. Барои истифодаи ин хусусият, шумо бояд профессионал ҳароратиро иҷро кунедfile омӯхтан ва муайян кардани арзиши ҷуброн барои татбиқ.
Шумо бояд андозагирии ҳароратро дар доираи ҳарорати дилхоҳ бо танзимоти пешфарзии чипи ҳассоси ҳарорат ҷамъ кунед. Баъдан, таҳлили маълумотро тавре, ки дар мисоли зерин иҷро кунедample барои муайян кардани арзиши ҷуброн барои татбиқ. Intel тавсия медиҳад, ки шумо якчанд микросхемаҳои ҳассосии ҳароратро бо якчанд диодҳои дурдасти ҳарорат санҷед, то боварӣ ҳосил кунед, ки шумо вариантҳои қисм ба қисмро фаро гиред. Сипас, барои муайян кардани танзимоти татбиқшаванда миқдори миёнаи ченакҳоро дар таҳлил истифода баред.
Шумо метавонед нуқтаҳои ҳароратро барои санҷиш дар асоси ҳолати кори системаи худ интихоб кунед.
Муодилаи 5. Омили ҷуброн
Exampле 2. Татбиқи ҷуброни ҷубронпулӣДар ин мисолampле, мачмуи ченкунии харорат бо се нуктаи харорат чамъ карда шуд. Муодилаи 5-ро ба арзишҳо татбиқ кунед ва омили ҷубронкуниро ҳисоб кунед.
Ҷадвали 1. Маълумот пеш аз татбиқи ҷуброни офсетӣ ҷамъоварӣ карда шудааст
| Ҳароратро танзим кунед | Ҳарорати ченшуда | ||
| 100°С | 373.15 К | 111.06°С | 384.21 К |
| 50°С | 323.15 К | 61.38°С | 334.53 К |
| 0°С | 273.15 К | 11.31°С | 284.46 К |
Барои ҳисоб кардани ҳарорати ҷуброн нуқтаи миёнаи диапазони ҳароратро истифода баред. Дар ин собикample, нуқтаи миёна ҳарорати муқарраршуда 50 ° C аст.
Ҳарорати офсет
- = Омили ҷуброн × ( Ҳарорати ченшуда– Ҳарорати муқарраршуда )
- = 0.9975 × (334.53 - 323.15)
- = 11.35
Агар лозим бошад, арзиши ҳарорати ҷуброн ва дигар омилҳои ҷубронро ба чипи ҳискунандаи ҳарорат татбиқ кунед ва ченкуниро дубора анҷом диҳед.
Ҷадвали 2. Маълумот пас аз татбиқи ҷуброни офсетӣ ҷамъоварӣ карда мешавад
| Ҳароратро танзим кунед | Ҳарорати ченшуда | Хатогӣ |
| 100°С | 101.06°С | 1.06°С |
| 50°С | 50.13°С | 0.13°С |
| 0°С | 0.25°С | 0.25°С |
Маълумоти марбут
Натиҷаҳои арзёбӣ
аз нав таъмин менамоядview Натиҷаҳои арзёбии усули ҷуброни ҷуброн бо микросхемаҳои Maxim Integrated* ва Texas Instruments*.
Натиҷаҳои арзёбӣ
Дар арзёбӣ, маҷмӯаҳои арзёбии Maxim Integrated*'s MAX31730 ва Texas Instruments * TMP468 барои интерфейс бо диодҳои ҳарорати дурдасти якчанд блокҳо дар Intel FPGA тағир дода шуданд.
Ҷадвали 3. Блокҳои арзёбӣшуда ва моделҳои Шӯрои
| Блок | Шӯрои арзёбии Ҳисгари ҳарорат | |
| Техас асбобҳои TMP468 | Maxim Integrate d's MAX31730 | |
| Матои асосии Intel Stratix 10 | Бале | Бале |
| H-плитка ё L-плитка | Бале | Бале |
| Электронӣ | Бале | Бале |
| П-плитка | Бале | Бале |
Рақамҳои зерин насби тахтаи Intel FPGA-ро бо тахтаҳои арзёбии Maxim Integrated ва Texas Instruments нишон медиҳанд.
Расми 6. Насбкунӣ бо Шӯрои арзёбии Maxim Integrate d's MAX31730
Расми 7. Насбкунӣ бо Шӯрои арзёбии TMP468 Texas Instruments
- Қувваи гармидиҳӣ - ё ба таври дигар, шумо метавонед камераи ҳароратро истифода баред - FPGA-ро пӯшонд ва мӯҳр занед ва ҳароратро мувофиқи нуқтаи ҳарорати муқарраршуда маҷбур кунед.
- Дар давоми ин санҷиш, FPGA дар ҳолати беқувват монд, то аз тавлиди гармӣ канорагирӣ кунад.
- Вақти тар кардан барои ҳар як нуқтаи санҷиши ҳарорат 30 дақиқа буд.
- Танзимоти маҷмӯаҳои арзёбӣ танзимоти пешфарзии истеҳсолкунандагонро истифода бурданд.
- Пас аз насбкунӣ, барои ҷамъоварӣ ва таҳлили маълумот қадамҳои ҷуброни ҷубронпулӣ дар саҳифаи 10 иҷро шуданд.
Арзёбӣ бо Шӯрои арзёбии микросхемаҳои MAX31730 Maxim Integrated
Ин арзёбӣ бо қадамҳои танзим, ки дар ҷуброни ҷубронпулӣ тавсиф шудааст, анҷом дода шуд.
Маълумот пеш аз ва баъд аз татбиқи ҷуброни ҷуброн ҷамъоварӣ карда шуд. Ҳарорати гуногуни ҷуброн ба блокҳои гуногуни Intel FPGA татбиқ карда шуд, зеро арзиши ягонаи офсет наметавонад дар ҳама блокҳо татбиқ карда шавад. Рақамҳои зерин натиҷаҳоро нишон медиҳанд.
Тасвири 8. Маълумот барои Intel Stratix 10 Core Fabric
Тасвири 9. Маълумот барои Intel FPGA H-Tile ва L-Tile
Тасвири 10. Маълумот барои Intel FPGA E-Tile
Тасвири 11. Маълумот барои Intel FPGA P-Tile
Арзёбӣ бо Шӯрои арзёбии микросхемаҳои TMP468 аз Texas Instruments
Ин арзёбӣ бо қадамҳои танзим, ки дар ҷуброни ҷубронпулӣ тавсиф шудааст, анҷом дода шуд.
Маълумот пеш аз ва баъд аз татбиқи ҷуброни ҷуброн ҷамъоварӣ карда шуд. Ҳарорати гуногуни ҷуброн ба блокҳои гуногуни Intel FPGA татбиқ карда шуд, зеро арзиши ягонаи офсет наметавонад дар ҳама блокҳо татбиқ карда шавад. Рақамҳои зерин натиҷаҳоро нишон медиҳанд.
Тасвири 12. Маълумот барои Intel Stratix 10 Core Fabric
Тасвири 13. Маълумот барои Intel FPGA H-Tile ва L-Tile
Тасвири 14. Маълумот барои Intel FPGA E-Tile
Тасвири 15. Маълумот барои Intel FPGA P-Tile
Хулоса
Бисёре аз истеҳсолкунандагони микросхемаҳои гуногуни ҳароратсанҷӣ мавҷуданд. Ҳангоми интихоби ҷузъҳо, Intel ба шумо тавсия медиҳад, ки чипи ҳассосии ҳароратро бо назардошти мулоҳизаҳои зерин интихоб кунед.
- Чиперо бо хусусияти конфигуратсияшавандаи омили идеалӣ интихоб кунед.
- Чиперо интихоб кунед, ки муқовимати силсилавӣ дорад.
- Чиперо интихоб кунед, ки ҷуброни бетаро дастгирӣ мекунад.
- Конденсаторҳоро интихоб кунед, ки ба тавсияҳои истеҳсолкунандаи чип мувофиқат кунанд.
- Ҳама гуна ҷуброни мувофиқро пас аз анҷом додани ҳарорати профессионалӣ татбиқ кунедfile хондан.
Дар асоси баррасиҳо ва натиҷаҳои арзёбӣ, шумо бояд чипи ҳассосии ҳароратро дар тарҳрезии худ оптимизатсия кунед, то дақиқии андозагирӣ ба даст оред.
Таърихи бознигарии ҳуҷҷат барои AN 769: Дастури татбиқи диодҳои дурдасти ҳарорат дар Intel FPGA
| Версияи ҳуҷҷат | Тағйирот |
| 2022.04.06 |
|
| 2021.02.09 | Нашри аввал. |
Корпоратсияи Intel. Ҳамаи ҳуқуқ маҳфуз аст. Intel, логотипи Intel ва дигар тамғаҳои Intel тамғаҳои тиҷоратии Intel Corporation ё филиалҳои он мебошанд. Intel иҷрои маҳсулоти FPGA ва нимноқилҳои худро мувофиқи мушаххасоти ҷорӣ мутобиқи кафолати стандартии Intel кафолат медиҳад, аммо ҳуқуқ дорад, ки дар вақти дилхоҳ бидуни огоҳӣ ба ҳама гуна маҳсулот ва хидматҳо тағйирот ворид кунад. Intel ҳеҷ гуна масъулият ё масъулиятеро, ки аз барнома ё истифодаи ҳама гуна маълумот, маҳсулот ё хидмати дар ин ҷо тавсифшуда бармеояд, ба дӯш намегирад, ба истиснои ҳолатҳое, ки Intel дар шакли хаттӣ розӣ шудааст. Ба муштариёни Intel тавсия дода мешавад, ки пеш аз такя ба ягон маълумоти нашршуда ва пеш аз фармоиш додани маҳсулот ё хидматҳо версияи охирини мушаххасоти дастгоҳро дастрас кунанд.
* Дигар номҳо ва брендҳо метавонанд ҳамчун моликияти дигарон даъво карда шаванд.
ISO
9001:2015
Ба қайд гирифта шудааст
Ҳуҷҷатҳо / Сарчашмаҳо
 |
intel AN 769 FPGA диоди дурдасти ҳарорат [pdf] Дастури корбар AN 769 FPGA диоди дурдасти ҳискунандаи ҳарорат, AN 769, FPGA диод аз дурдасти ҳарорат, диод аз дурдасти ҳарорат |
