Микропроцессор повышенной производительности ASIC
Альтернатива: технология тонкой пленки на стали в сочетании с ASIC
Новый микропроцессор повышенной производительности ASIC разработанный компанией TRAFAG, осуществляет многопараметрическую калибровку сенсора, позволяющую повысить помеху устойчивости датчика и его точность.
Микрочип ASIC Trafag: стабильность и калибровка
Низкая «шумность» Trafag ASIC
Технология тонкой пленки на стали, без сомнения, является лучшей, позволяя использовать высокие частоты, но имея очень маленькое отношение сигнал / шум по сравнению с двумя другими. В частности, когда дело доходит до оценки высокодинамичных сигналов, это предъявляет такие высокие требования к анализирующей электронике в преобразователе, что большинство производителей высокоскоростных преобразователей давления прибегают к одной из других сенсорных технологий. Компания Trafag, один из пионеров с почти 35-летним опытом, использует другой подход: с помощью собственной разработки ASIC (специализированная интегральная схема), точно адаптированной к требованиям сенсорной технологии Trafag с особыми функциями усилителя и фильтра. недостатки низкого отношения сигнал / шум могут быть устранены, а сенсорная технология, превосходящая по надежности и долговременной стабильности, может использоваться даже в ситуациях, когда другие производители достигают своих пределов. Благодаря скоординированной разработке двух основных технологий - чувствительного элемента «тонкая пленка к стали» и ASIC-Trafag можно сочетать быстродействие высокоскоростного датчика давления с надежностью датчика давления, созданного для самых суровых условий.
В процессе производства каждый датчик давления настраивается индивидуально путем калибровки по высокоточным стандартам давления. Во время этого процесса параметры коррекции для линеаризации, коррекции нулевой точки и диапазона сохраняются на микросхеме передатчика, в данном случае непосредственно в ASIC Trafag. Чувствительный элемент состоит из напыленных тонкопленочных резисторов в виде моста Уитстона, которые сжимаются или расширяются в зависимости от деформации мембраны, вызванной давлением. Каждый входной сигнал чувствительного элемента, возникающий в результате изменения сопротивления, вызванного деформацией, корректируется в соответствии с параметром, сохраненным в ASIC, особенно в отношении линейности, нулевой точки и диапазона, а также температурной компенсации выше или ниже 25 ° C.
Высокая скорость передачи данных
Trafag ASIC TX, объединяющий более 100 000 транзисторов на площади всего 2x2 мм, состоит из двух центральных элементов: высокопроизводительной аналоговой части усилителя и идеально согласованной цифровой части. Входной сигнал чувствительного элемента корректируется аналоговым усилителем до 98–99%, а затем передается в сигнальную электронику в реальном времени. Цифровая часть необходима только для оставшихся 1-2% значения коррекции, которое затем смешивается с аналоговым сигналом усилителя. Сильной стороной этой концепции является очень высокая скорость обработки сигнала (за исключением коррекции цифровой части), которая полностью не зависит от частоты дискретизации аналого-цифровых (A / D) и цифро-аналоговых (D / A) преобразователей; лишь немного ограничивается аналоговой частью электроники. Это в целом делает датчик давления Trafag чрезвычайно быстрым, и он, как правило, имеет электронное демпфирование, чтобы быть пригодным для соответствующих применений и устойчивым к помехам (например, EMC).
В обычных промышленных приложениях без особых требований к скорости сигнала инженеры стремятся к оптимальному компромиссу между надежностью и достаточно быстрой реакцией для получения желаемых результатов измерения. Независимо от выбранного принципа датчика, высокая скорость сигнала обычно требует значительных затрат на электромонтаж, поскольку необходимо использовать специально экранированные кабели. Как правило, экранирование должно выполняться очень тщательно, чтобы избежать, например, обратной связи, которая из-за пульсаций напряжения питания появляется как на передатчике, так и на блоке оценки.
С другой стороны, существуют также приложения, в которых требуется сильное демпфирование сигнала, обычно в обычных промышленных датчиках давления: например, для сглаживания высокочастотных пульсаций сигнала от механических жидкостных насосов уже на датчике, а не в системе управления.
Схематическое изображение ASIC TX
Обычная конструкция (диаграмма выше) с полностью цифровой обработкой сигналов ограничена скоростью аналого-цифрового или цифро-аналогового преобразователя. Конструкция Trafag (диаграмма ниже) состоит из двух компонентов сигнала при условии, что основной тракт (около 98% сигнала) является чисто аналоговым с точки зрения усиления и коррекции нулевой точки и диапазона и, следовательно, очень быстр. Только сигнал коррекции (температура и нелинейности) сравнительно медленный. Эта часть не чувствительна ко времени, поскольку при изменении температуры время отклика также находится в минутном диапазоне. В этой части важна только коррекция нелинейностей, которая в случае датчиков Trafag составляет только около 1% сигнала. Поэтому только около 1% сигнала зависит от скорости преобразователя.
Обычная сигнальная цепочка, состоящая из одного пути
Сигнальная цепь ASIC с параллельными смешанными сигналами Trafag, содержащая отдельные каналы для усиления и компенсации
