Domanda:
Quale tecnica viene utilizzata per i termistori incorporati in un circuito integrato e a cosa devo pensare quando li misuro?
pipe
2016-02-03 01:35:00 UTC
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Vorrei misurare la resistenza di un termistore integrato in una vecchia CPU, il Motorola Freescale NXP 68060, ma la documentazione è limitato. Questo è tutto ciò che ha da dire sull'argomento:

THERM1 e THERM0 sono collegati a una termoresistenza interna e forniscono informazioni sulla temperatura media dello stampo. La resistenza tra questi due perni è proporzionale alla temperatura media dello stampo. Il coefficiente di temperatura del resistore è di circa 1.2 2.8 Ω / ° C con una resistenza nominale di 400Ω 780Ω a 25 ° C.

I numeri corretti provengono da un'errata.

Quello che non riesco a capire è quale tecnica è stata utilizzata per fabbricarlo e come ciò influisce sul progetto di un circuito in grado di misurare la sua resistenza. Ogni altro sensore su chip che ho visto è stato del tipo a diodo e, quando si legge di PTC, sembra che siano tutti realizzati con un processo diverso da quello con cui è realizzata una comune CPU.

C'è un nome per questo tipo di termistore? , e correlato, esiste un metodo "standard" utilizzato per convertire questa resistenza in una tensione che posso poi campionare con un convertitore A / D? È difficile trovare progetti di riferimento poiché non so cosa cercare. Presumibilmente, un vincolo è che non posso lasciare che nessuna delle estremità del termistore vada fuori GND o VCC della CPU, ma forse ci sono altri vincoli di cui non sono a conoscenza.

Tre risposte:
b degnan
2016-02-03 03:06:45 UTC
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Quando si crea un "resistore termico", generalmente si fa passare una striscia di polisilicio per una certa distanza attraverso lo stampo. Non posso parlare per il 68060; tuttavia, quando progetto semiconduttori ho un'area che assomiglia a un + nel mezzo dell'IC per la distribuzione dell'alimentazione, l'albero H del clock. In genere eseguo solo una striscia di polietilene, o M1 con ben legami in questo stesso spazio. Dipende dal processo e dalle regole.

Ho allegato una foto di un circuito integrato che ho fatto che era 6 mm x 4 mm. C'è un resistore che attraversa M1 che era 1K che dovrebbe cambiare 5ohm / degC. Una cosa da menzionare è che questo 1K è nominale, come il tuo numero di 780ohm. La resistenza può variare leggermente con l'incisione tra le esecuzioni.

Die Photo

Se guardi in giro sul web, MOSIS pubblicava risultati dei test che ti danno ohm / quadrato per M1, poly, ecc. Puoi usarli per determinare cosa sarebbe meglio per un'applicazione specifica.

Grazie!È molto interessante!Sì, sono consapevole che varierà un po '.Purtroppo non menzionano nulla sulla varianza.A proposito, penso che le tue unità dimensionali siano sfasate di un fattore 1000. :)
un'altra nota, è che uso sempre parti discrete esterne per calcolare il valore perché è un enorme uso di spazio per me avere opamp sul die e persino resistori.Se guardi uno schema Amiga per un 68060, probabilmente puoi scoprire come è stato utilizzato il resistore in produzione.
Per quanto ne so, non ci sono schede di espansione Amiga che usano il termistore, presumibilmente perché non esisteva nelle vecchie CPU 68k.
WhatRoughBeast
2016-02-03 03:04:42 UTC
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Non è chiaro come sia fatto il termistore, ma questo è praticamente irrilevante. Indipendentemente da ciò, la citazione che hai elencato stabilisce quasi tutto ciò che devi sapere.

Il circuito più semplice presuppone che tu abbia un riferimento di tensione stabile conveniente. Quindi puoi fare

schematic

simulare questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

Scegli l'intervallo di tensione rispetto alla temperatura selezionando la tensione di riferimento e il valore di R1. Per un dato valore Rt del termistore, la tensione di uscita $$ V = (\ frac {Vt} {Vt + R1}) VREF $$ Se hai un VREF fornito dal convertitore A / D che corrisponde al fondo scala, un un punto di partenza decente sarebbe impostare R1 alla resistenza del termistore corrispondente a una temperatura nominale del chip come 60 gradi C.

Quel circuito ha una leggera difficoltà: la tensione che produce non è lineare rispetto alla temperatura, sebbene questo non è necessariamente un problema, poiché è possibile calcolare in anticipo i risultati attesi e quindi trovare la temperatura che corrisponde alla misurazione.

Un circuito un po '"migliore", o almeno uno più facile da interpretare, utilizza un amplificatore operazionale (o due) e ha l'aspetto

schematic

simula questo circuito

In questo circuito, R1 e VREF producono una corrente costante che, spinta attraverso il termistore, produce una tensione. Tuttavia, questa tensione è negativa, motivo per cui avrai bisogno di un V- per gli op anps. Il secondo op anp inverte il segnale per portarlo positivo, mentre il rapporto tra R2 e R3 aggiunge ulteriore guadagno. Infine, R4 produce un offset in modo che il circuito possa essere regolato per produrre 0 volt per qualsiasi temperatura desiderata.

L'unico sconosciuto in questi circuiti è la corrente che il termistore può gestire. Consiglierei circa 1 mA come obiettivo. Regola le resistenze di conseguenza.

Quindi non vedi un problema nel forzare un'estremità del resistore collegato al dado del chip a una tensione inferiore a GND?Penso che potrebbe causare latchup o problemi correlati.Che ne dici di guidare una corrente di 1 mA attraverso quello che è probabilmente un piccolissimo pezzo di silicio?Sono preoccupato che possa surriscaldarsi troppo se usato con questi tradizionali circuiti a termistori.
Non è possibile forzare un pin come quello sotto il potenziale GND: sono collegati anche ESD e altri diodi che lo impediranno.È anche completamente inutile - il termistore non è particolarmente preciso (né al suo punto di regolazione iniziale, né al suo coefficiente di temperatura effettivo) - basta usare l'ADC e calibrare nel miglior modo possibile.
jp314
2016-02-03 02:55:50 UTC
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Probabilmente è uno strato specifico nel chip che ha una resistenza variabile con la temperatura. Nota che a 25 ° C, probabilmente anche i chip di differenza avranno resistenze di differenza, quindi dovrai calibrare il tuo sistema.

Il modo più semplice per misurare è usare una R fissa (1k dovrebbe essere un buon punto di partenza ) tra alimentazione e uno di questa R, e collegare l'altra estremità a GND. Misurare il divisore di resistenza risultante con un ADC. Dovrai calcolare le equazioni per ADC -> Temperatura.

Sì, suppongo che dovrei calibrarlo in qualche modo.Fortunatamente non lo sto facendo su larga scala.Il divisore del resistore è facile, ma assorbirà circa 2 mA attraverso questo resistore ultra-piccolo.Temo che causerà molto più autoriscaldamento di quanto sia possibile in un termistore discreto.Forse mi sbaglio e la corrente è sminuita da (fino a) 1 Ampere che la CPU può assorbire.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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