עיצוב מערכות שינוי דלתא של רובוסט עבור תנאי הסביבה

צורת דלתא היא שיטה של המרה אנלוגית-דיגיטלית המקודמת את השינוי בסימן ולא לערך המוחלט שלה.טכניקה זו מועילה במיוחד בסביבות שבהן אותות כפופים לרעש ולהפרעה, כגון תנאים סביבתיים קשים.עיצוב מערכות דידציה חזקה דורש שיקול זהיר של אסטרטגיות חומרה ועיבוד אותות כדי להבטיח ביצועים אמינים.

הבנה של Delta Modulation

Modulation דלתא מפשט את תהליך ההמרה האנלוגי-לדיגיטלי על ידי דגימה את אות קלט וקידוד ההבדל בין דגימות מוצלחות.הקוד משתמש ב-one-bit קוונטית ולולאה משוב כדי לחזות את המדגם הבא, יצירת תפוקה בינארית שיכולה להציג את האות המוגבר או הצטמצם יחסית לחיזוי.

אדריכלות בסיסית ומבצע

מערכת סטנדרטיות דלתא קלאסית מורכבת משילוב שמכפיל את האות הנבא מהקלט, ואחריו קוונטין שפלט +1 או -1 בהתאם לסימן ההבדל.זה אות קוונטית משולב אז כדי ליצור את החיזוי של הדגימה הבאה.הפלט הוא ייצוג חד-ביט של הנגזרת האות.

השוואה עם טכניקות אחרות

דלתא משתפת פעולה עם שיטות שונות אחרות של סיבולת שונה כגון sigma-delta Modulation ומודולציה הדופק שונה (DPCM) Sigma-delta Modulation, לדוגמה, משתמש מסנן לולאה ומפריז כדי לדחוף את הרעש הקוונטי לתדירות גבוהה יותר, המציעה עיצוב רעש טוב יותר.עם זאת, חומרה פשוטה של Modulation עושה לעתים קרובות את הבחירה המועדפת עבור מהנדסים אולטרה-סגולים או כוח מודע עוזר לרכיבים אלה.

אתגרים בסביבה הבושה

חלוקת המודולציה של דלה במסגרות תעשייתיות, אוויריות או צבאיות מציגה מצבי כשל רבים שאינם מופיעים בתנאי מעבדה.הרשימה הבאה מתארת את האתגרים העיקריים:

• (FLT:0) רעש והתערבות בין-לאומית: 1FLT:1 אלקטרומגנטי (EMI) ממכונות סמוכות, משדרי רדיו או ברק יכולים להתחבר אל הקצה הקדמי האנלוגי, להשחית את ההבדל ולגרום להחלטות ביט כוזבות.
• (FLT:0 ;00) משתנה:FLT:1רחב טמפרטורה נדנדה (למשל, 55 מעלות צלזיוס ל +125 ° C) לשנות את נקודות התפעול של רכיבים פעילים כמו דגימת אפית ופורשים. DC sets סחף, שערי סלואו משתנים, ואת הדיוק של קצב האינטגרציה יכול להשתנות, כל אשר מקטין את הדיוק של המידות.
• (FLT:0) ויברציות מכניות:FLT:1 רטט רציף או עומסי הלם יכולים לפגוע פיזית המפרקים מכר, מחברים רופפת, או לגרום אפקטים מיקרופוניים בציפוי קרמיקה. הפרעות מכניות אלה מציגות מתחים מעוררים כי המנופים דלה עשויים להתבלבל כמו שינוי.
• (FLT:0) Power Fluctuations:FLT:1 אספקת כוח בלתי מוגבלת, נפוץ במערכות ניידות או מרוחקות המופעלות על ידי סוללות או גנרטורים, לגרום לנפיחות ו glitches. מתח ההתייחסות של הנספח הופך רועש, ואת שיעור המטען / הטעינה של אינגרה הופך בלתי עקבי, המוביל לרעש גרפיטי מוגברת ועומס יתר.
• (FLT:0)הומידיות וקונפלציה: קונסולת 1 (Condensation), תרסיס מלח או אבק יכול ליצור נתיבים מוליכים על פני לוחות מעגלים, שינוי מתחי ההתייחסות והבאת זרמי הדלפה המחקים שינויים בתדר נמוך.

קביעת ההשפעה על ביצועי המערכת

כל אחד מהגורמים הסביבתיים הללו תורם לשפלות ספציפיות במערכת הזיהוי של מערכת ה-Deta Modulation (SNR) ושיעור הטרור (BER) לדוגמה, סחף המושרה בטמפרטורה ב-Beta Modacitor יכול להגדיל את הגוון בגודל של שלב, אשר מעלה ישירות את ההסתברות של עומס יתר על אותות קידוד גבוה.EMI עלולה לגרום שגיאות חד-ביט אחד, כי בשל הדגימות, כגון פילטרים, כלומר, יש צורך לבצע התנגשויות מרובות (D) כדי לבצע מוטציות מורכבות יותר מאשר מוטציות סביבתיות (D) ועלולים לבצע מוטציות (מתקני לחץ על פני מוטציות).

אסטרטגיות עיצוב עבור רובוסט

כדי להבטיח הפעלה אמינה בתנאים קשים, ניתן להשתמש בכמה אסטרטגיות עיצוב.הקשות ברמת המעגל, אלגוריתמים אדונדנסיביים ומערכת:

גודל שלב הסתגלות

התאמת גודל הצעד דינמי בהתבסס על תנאי אותות כדי למנוע עומס יתר של מדרון משתנה רציף מדרון דלה מודולציה (CVSD) משתמש מעגל לוגי לפקח על תבנית bit: כאשר כמה פיסות האחרונות הן אותו הדבר (למציין את האות גדל או יורד במהירות), גודל השלבים כפול; כאשר bits חלופי לעתים קרובות, את גודל השלבים.בסביבות קשות, הסתגלות זו חייבת להיות משולבת עם hysteresis כדי למנוע אלגוריתם גבוה כגון קידוד גודל אימפולסים גודל של טמפרטורה גבוהה.

המונחים: righting

יישום מראש ופוסט סינון כדי להפחית רעש והתערבות. a Band-pass Anti-aliasing מסנן לפני ה- comparator הוא חיוני, אבל בסביבות קשות המרכיבים של המסנן חייב להיות נבחר עבור חסכוני טמפרטורה נמוכה. השתמש מסנני שלב מחלף עם פיצוי טמפרטורה משולבת או לבחור חרישי משטח-קרקע עם C0G /060 חשמלי כדי למזער פילטר נמוך.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

השתמש בטכניקות מגן כדי להגן על רכיבים אלקטרוניים מהתערבות אלקטרומגנטית. a Complexive Complex with נאותה מעומק, מפרטקס חרוזים על קווי חשמל, ושקעי קרקע PCB הם סטנדרטיים.בסביבות קיצוניות, לשקול ציפוי קונפורטיבי להגנה מפני לחות וזיהום.עבור חוסן מכני, לבחור מחברים עם מנגנונים נעולים ולהשתמש בגניבה מוגברת עבור מודולציה דיגיטלית כדי למנוע החלפת מעגל קידודים כדי למנוע קידודים בלחץ פיזי של קידודים.

טמפרטורה Compensation

שילוב חיישני טמפרטורה ומעגלי פיצוי כדי לשמור על ביצועים. Place armistor או טמפרטורה משולבת IC ליד מתח integrator ו ההתייחסות. מיקרובקר יכול לקרוא את הטמפרטורה ולהתאים את הגורם הגדל שלב, סף ההשוואה, או אפילו את רווח האינטגרציה באמצעות מדמכת דיגיטלית חזק.עבור נדנדה תרמית קיצונית, לשקול באמצעות זרם הנוכחי במקום מתח חד פעמי, הם פחות רגישים לטמפרטורה הנוכחית.

מערכות סודיות ותיקון שגיאות

השתמש במרכיבים אדומים כדי להבטיח הפעלה רציפה במהלך הכשלונות. כפול מודולרי (DMR) עם שני מודולטורים דלה הפועלים על אותו קלט מאפשר הצבעה לכשלים חד-פעמיים.עבור יישומים שבהם משקל וכוח מוגבלים, משולש מודולרי אדום (TMR) הוא יקר מדי, אבל ערוץ אחד עם טעות קדימה (FEC) על פלטסטרופית יכול לשחזר מעט כדי להוריד קודים או להפחית את ה-Flasticial דומה.

כוח

כוח סטנט הוא הבסיס של כל מערכת חזקה. השתמש הרגולטורים אולטרה-נמוך (LDOs) עם יחס דחייה גבוה בשומן (PSRR) ולהוסיף קיבולת רוב לאחר הרגולטור לרכוב דרך הפרעות קצרות. מתח ייעודי IC, כגון הפניה של להקה עם פיצוי טמפרטורה, מבטיח את ה- comparator נשאר יציב. עבור מערכות מופעלות סוללות, מפקח כי למנוע את הפחתת התוספת מתחת לסף מתחת לסף.

המונחים: Robust Delta Modulation

יישום יעיל כרוך בבחירת רכיבי חומרה מחוספסים, תכנון עבור סובלנות לקויה, והפעלה של אלגוריתמי עיבוד אותות שמתאימים לשינויים סביבתיים.

בחירה מתאימה

בחר רכיבים שדירוגי הנתונים שלהם עולה על הקיצוניות הסביבתית הצפויה על ידי לפחות 50% (דרדר) עבור דגימת אופיום, לחפש חלקים ברמת התעשייה עם טווחי טמפרטורה מורחבים (-55 מעלות צלזיוס ל- +125 ° C) ודחייה נפוצה גבוהה של Integrators צריך להשתמש בסרט או NP0 קרמיקה עם ספיגה חשמלית ו coefficientators טמפרטורה נמוכה.

« « « אזהרות ו- Algorithm Tuning

מערכות מודרניות של דלה מודולציה מיושמות על מיקרו-בקרים בעלי כוח נמוך עם כמה פסיביות חיצוניות.אלגוריתם הסתגלות יכול להיות מכוונן באמצעות תזמון רווחים: לאחסן קבועי עדכון שונים בגודל של צעד אחר לטמפרטורה או משטרים רטט שונים. במהלך ה calibration, המערכת יכולה להפעיל טון מבחן ידוע למדוד את שיעור ה bit-טרור וכתוצאה מכך, אז לא נכון לפילטרים coefficients ו-pertative-size.

בדיקות ואימות

סימבול לבדו אינו מספיק.בנה אבטיפוס וכפוף להם לרכיבה תרמית, רטט אקראי, ומבחן תאי EMI לסטנדרטים כגון IEC 60068 או DO-160. השתמש בהזרקה מבוקרת של רעש כדי למדוד BER לעומת עקומות SNR ולהשוות אותם עם מודל מעבדה בסיסית. Accelerated Life Testing (למשל, 1000 שעות בטמפרטורה מקסימלית) חושף רכיב ונמכר לפני פריסת שדה.

יישומים אמיתיים

רובוסט דלה מודולציה מוצא שימוש במספר מגזרים תובעניים:

• (FLT:0) ,Aerospaceטלmetry:FLT:1 , מערכות Encoder במטוסים ובלוויינים שצריכים לעמוד בתנודות טמפרטורה מושרה במהירות גבוהה ו-EMI חזק מפני משדרי לוח.
• (FLT:0) בקרת תהליכים תעשייתיים: FLT:1 ממשקי חיישנים במשט פלדה, צמחים כימיים ושקיות שמן שבו רטט, חום, ואווירות קורוזיות נפוצים.
• (FLT:0) מנוע מנוע מנוע: FLT:1teau חיישני Knock, חיישני מיקום ברוטפל, וחיישנים מהירים של גלגל ABS שפועלים תחת טמפרטורה קיצונית ורעש חשמלי ממערכות הזרה.
• (ב) ⁇ :0 (מילולית): טלוויזיות סלולריות וקישורים קוליים מאובטחים הדורשים טבילה נמוכה תוך שמירה על החיסון לייבוש ולהלם פיזי.

בכל מקרה, ספירת הרכיב הנמוכה של דלה ויעילות הכוח נותנים לו יתרון על ארכיטקטורות ADC מורכבות יותר, בתנאי שהוא קשה כראוי.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

דחיפה לכיוון תעשייה 4.0 ואינטרנט של הדברים (IoT) בסביבה קשה היא לעודד חדשנות במודולציה אדפטטיבית.אלגוריתם למידת מכונה מוטבע מיקרובקרים כדי לחזות אירועי עומס על סמך ההיסטוריה של האות האחרונים ולהתאים את גודל השלבים באופן פרואקטיבי.מגמה נוספת היא השימוש ב- Nicontraable אנלוגי חזית עם trimming דיגיטליות, המאפשרת אחד מדלטור העיצוב להיות מכוון עבור חיישנים שונים ו-Creta- טמפרטורות קירור על פני השטח.

בעוד שהיתוך חיישן הופך נפוץ יותר, רב עוצמה של דלה מודולציה עשוי גם להיות משולב עם טכניקות אחרות סיבולת ב- IC יחיד מעורבב, המציע פלטים רב-ממדיים בהתאם לתנאים הסביבתיים מזוהים.לדוגמה, מערכת יכולה לעבור ממודולציה סטנדרטית דלה ל-sigma-delta Modulation כאשר טווח דינמי גבוה הוא צורך, או תוכנית חיזוי כאשר האות ידוע להיות quastation.

מסקנה

תכנון מערכות מודולציה של דלה לתנאים סביבתיים קשים דורש גישה מקיפה המשלבת חוסן חומרה עם עיבוד אותות הסתגלותי. על ידי שימוש באסטרטגיות כגון סינון, הגנה ואלגוריתמים הסתגלות, מהנדסים יכולים לפתח מערכות המסוגלות לספק ביצועים מדויקים ואמינים אפילו בסביבות מאתגרות.המפתח הוא לטפל בסביבה לא כמו מחיקה, אלא כמשתנה עיצוב ראשוני, בחירת רכיב, אלגוריתם נהיגה, כוונון, כוונון, סימולציה ואימות בשלב מוקדם יותר של אסטרטגיות מדידה מוכחות.

(ב) לעיין ב[[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]