Aktuel Elektronik Nr. 17 (2008) Page 12

<h1>Aktuel Elektronik Nr. 17 (2008) Page 12</h1>Fortsat fra side 11Easy Drive....spænding, forbliver den differentielleinputstrøm nul,mens common mode inputstrømmenresulterer i enoffset spænding, som kanfjernes gennem en systemkalibrering.Overholderdatabladenes løfter iden virkelige verdenDirekte digitalisering afeksterne sensorer med impedanserpå op til 100 kΩ ernu muligt uden behov foreksterne eller on-chip forstærkere.Brokredsløb,RTD enheder, termoelementerog andre sensorerkan forbindes direkte tilADC-indgangen. Tilføjelsenaf eksterne kondensatorerreducerer de ladningsspidser,der ses på indgangenaf ADC’ en. En ekstern1 μF kondensator reducereren 1 V spike til 18 μV. Detteforbedrer støjydelsen i systemer,hvor sensoren ikkekan placeres tæt på ADC’ensindgang, ligesom det letterdriverkravene i applikationermed eksterne forstærkere.Tilføjelsen af en stormodstand mellem forstærkerensudgang og ADC’ensindgang isolerer forstærke-Figur 2. Easy Drive teknologien fjerner automatisk fuldskalafejlforårsaget af ukomplet settling af store eksterneRC- netværk.ren fra den store bypasskondensator, så der opnåsforbedret stabilitet.12 aktuel elektronik nr. 17 • 20. August 2008I højtydende dataopsamlingssystemeranvendt iden virkelige verden kandet være vanskeligt for designerneat opnå den ydelse,der specificeres i databladet.En fordel ved delta sigmaADC’erne sammenlignetmed alternative løsningerer, at de tilbyder on-chipdigital filtrering (støjundertrykkelse).Ulempen(som nu løses med EasyDrive teknologien) er dedriverkrav, som ligger ind-bygget i delta sigma ADCarkitekturerne.En praktisktestopstilling viser detfulde potentiale i Easy Driveteknologien, se figur 3.Præcise målinger af offset,støj og linearitet blevforetaget under ekstremetestbetingelser. En fjernplaceretsensor blev digitaliseretgennem 100 meterkabel forbundet til et RCnetværkmed en procentmodstande. En remotesensorspænding blev sweepetfra 0 til 20 mV, og derblev målt en linearitet bedreend 1 ppm (part per million),se figur 4. Der blevmålt støjniveauer på 650 nVrms og offset spændinger påunder 5 μV, se figur 5.Easy Drive teknologiløser fundamentaleproblemerGrundlæggende fører enoversamplet datakonverter(ΔΣ ADC), der er direkteforbundet til et langt kabelog et RC-netværk med lavpræcision, til mange problemer,som stærkt begrænsersystemets nøjagtighed. Disseinkluderer transmissionslinieeffekter,støj og DCsettlingfejl.Sampling netværket i ΔΣADC’er injicerer højfrekventstrøm i kablet. De resulterendespændingsspidserbliver reflekteret gennemden lange ledning ogresulterer i forøget støj ogreduceret nøjagtighed. Detteproblem løses ved at placereen bypass kondensatorover ADC’ens indgang.Kondensatoren fungerersom ladningsreservoir forADC’ens samplingsnetværkog reducerer spændingsspidsernemed forholdetmellem den internesampling kondensator ogden eksterne bypass kon-densator. En 1 μF bypasskondensator reducerer despændingsspidser, der genereresaf sampling netværket,med en faktor på50.000 (1 V spike bliver reducerettil 18 μV). Det ertilstrækkeligt for at opnåden støj og nøjagtighed, derspecificeres i databladet.Tilføjelsen af den storeeksterne bypass kondensatorresulterer i settling fejlpå indgangen. Typisk vilhøjopløselige 24-bit deltaFigur 3. Præcis måling under ekstreme forhold i den virkeligeverdensigma ADC’er sample medtidsintervaller i størrelsesordenen10 μs. For at opnåfuld settling med en 1 μFbypass kondensator skalkildeimpedansen væremindre end 1Ω. Kildeimpedanserstørre end 1Ω resultereri offset og fuldskalafejl på grund af de akkumu-lerede ladnings settling fejlgennem den komplette konverteringscyklus.EasyDrive teknologien fjernerautomatisk den differentiellekomponent i dennefejl. Den resterende commonmode fejl bliver reducerettil en fast offset som enfunktion af matchningenmellem de eksterne modstandepå plus- og minussidenaf ADC-indgangen. Idet ekstreme tilfælde med1k eksterne modstandeFigur 5. Easy Drive teknologi muliggør lav støj (630 nVrms) og lav offset (3,5 μV) under worst case betingelser.med en procent matchningfås en offset på 3,5 μV, menslineariteten og støjen ikkepåvirkes.Det tredje forhold er støjundertrykkelsen.Signalvejenomfatter 100 meterledning forbundet til enlavspændingskilde i et me-get støjfyldt miljø. Liniefrekvensstøjenbliver dæmpetaf det digitale filter på chippen,og garanteret af dennøjagtige oscillator på chippen.Højfrekvent støj bliverdæmpet af det eksterne lavpasfilter,som udgøres afinput bypass kondensatorenog de eksterne modstande.Hvad er der galt medon-chip buffere?En traditionel løsning afproblemet med inputstrømmenssettling er at integrereen bufferforstærker påden samme chip som ΔΣADC’en. Dette isolerer ADCinputtet fra det switchedekondensatorarray, såADC’ens input fremtræderhøjimpedanset. Skønt denneløsning ser godt ud påpapiret, er kendsgerningenden, at datakonvertere, derbruger on-chip buffere, bliverbegrænset af disse forstærkere.Common modeinputområdet kan ikkelængere svinge rail-til-rail,og inputsignalerne skalskiftes mindst 50 mV overstel og en volt eller mere underV CC .Forstærkerens offset fejl,offset drift, PSRR, CMRRog støj kombineres direktemed inputsignalet og resul-Figur 4. Præcis linearitet opnået med en ADC baseret påEasy Drive teknologiterer i reduceret konverterperformance. Desuden kræveron-chip forstærkere betydeligeffekt for at drivedet hurtige kapacitivesampling netværk. Af dissegrunde tilbyder de flestefabrikanter af ΔΣ ADCs, derbruger denne teknologi, enmetode til at afbryde ogbypasse on-chip forstærkere.En anden løsning er engrov/fin inputsampling.Under den første halvdel afsampling perioden (grov)bliver inputspændingensamplet gennem en on-chipbufferforstærker, som isolererADC inputtet fra ladekondensatoren.Under denanden halvdel af samplingperioden (fin) bliver bufferenafbrudt, og kondensatorenkobles direkte til indgangen.Dette nedsætterstørrelsen af de spikes, somses på indgangen afADC’en, men det resultererogså i ulineære settling fejlsom en funktion af opamp’ens offsetspænding,CMRR, indgangens signalniveauog de eksterne RCtidskonstanter. Af dissegrunde anvender fabrikanterneaf ΔΣ ADC’er, derbruger denne teknologi, enteknik, som bypasser grov/fin samplingen ved inputsignalniveauer på under100 mV.KOMPONENTERAf Jørgen Sarlvit-Larsen, (SanFrancisco, Californien)Det elektriske effektforbrugi moderne elektronik er etstigende problem, dels fordide mange elektroniske apparatersluger en masse energiog dermed belaster miljøet,og dels fordi effektforbruget iIC-kredsene mindsker batterietslevetid i håndportabeltudstyr. En formindskelseaf halvledergeometriernebidrager i sig selv ikke længeretil nogen synderlig reduktionaf effektforbruget ide integrerede kredse. Vedgeometrier på under 100 nanometerfalder energiforbru-Vor Xenergy værktøj meddets nye GUI vil være tilstor hjælp for designerne,da de nu hurtigt kan evaluereforskellige trade-offsog dermed få vished for, atde har valgt den mest effektivefremgangsmåde tilderes nye SoC design, betonedeChris Rowenget pr. logisk operation minimaltfor hver ny teknologigeneration.Derimod kan derimplementeres mange millionergates på et lille siliciumareal,og det giver en kraftigstigning af effekttæthedenpå chippen. Det harmedført, at effekttætheden i <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 1" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/1/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 1 : Elektronikkomponentertil store og små produktioner</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 1 - content: Elektronikkomponentertil store og små produktioner <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 2" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/2/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 2 : PRODUKTIONAf Rolf Sylvester-HvidWolfson har manife</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 2 - content: PRODUKTIONAf Rolf Sylvester-HvidWolfson har manife <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 3" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/3/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 3 : Go Greenwith Arrow!Join us for a free seminar tour</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 3 - content: Go Greenwith Arrow!Join us for a free seminar tour <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 4" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/4/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 4 : TEST & MÅLEUDSTYRAf Jørgen JensenNedlukningen af D</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 4 - content: TEST & MÅLEUDSTYRAf Jørgen JensenNedlukningen af D <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 5" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/5/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 5 : Controlledbrightnesswith PWM andconstantcurrentLow</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 5 - content: Controlledbrightnesswith PWM andconstantcurrentLow <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 6" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/6/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 6 : ØKONOMIAf Andreas VollmerFor 30 år siden var det a</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 6 - content: ØKONOMIAf Andreas VollmerFor 30 år siden var det a <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 7" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/7/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 7 : ELEKTRONIK-08 I samarbejde medGuldsponsorE-O8.dkak</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 7 - content: ELEKTRONIK-08 I samarbejde medGuldsponsorE-O8.dkak <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 8" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/8/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 8 : UDVIKLING/EDAAf Rolf Sylvester-HvidDet typiske des</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 8 - content: UDVIKLING/EDAAf Rolf Sylvester-HvidDet typiske des <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 9" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/9/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 9 : Power Beast!Imagine that in future, we suddenly of</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 9 - content: Power Beast!Imagine that in future, we suddenly of <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 10" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/10/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 10 : PRODUKTIONAf Rolf Sylvester-HvidDet er vel lidt me</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 10 - content: PRODUKTIONAf Rolf Sylvester-HvidDet er vel lidt me <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 11" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/11/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 11 : KOMPONENTERAf Mike Mayes,Linear TechnologyCorporat</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 11 - content: KOMPONENTERAf Mike Mayes,Linear TechnologyCorporat <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 12" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/12/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 12 : Fortsat fra side 11Easy Drive....spænding, forbliv</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 12 - content: Fortsat fra side 11Easy Drive....spænding, forbliv <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 13" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/13/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 13 : Parallelle CPU-kerner sænkereffektforbrugetEffektf</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 13 - content: Parallelle CPU-kerner sænkereffektforbrugetEffektf <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 14" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/14/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 14 : KOMPONENTERAf AndersFrederiksen, AnalogDevicesBegy</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 14 - content: KOMPONENTERAf AndersFrederiksen, AnalogDevicesBegy <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 15" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/15/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 15 : AKTUELT OM NAVNE ELEKTRONIKK@LENDERBuhl & Bønsøe A</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 15 - content: AKTUELT OM NAVNE ELEKTRONIKK@LENDERBuhl & Bønsøe A <a title="Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 16" href="http://techmedia.swiflet.com/tm/ael/47/16/">Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 16 : Arne og elektronikkenEn fynsk ingeniør startede fi</a>Aktuel Elektronik - Nr. 17 (2008) - Page: 16 - content: Arne og elektronikkenEn fynsk ingeniør startede fi