مدارهای مجتمع آنالوگ در زنجیره سیگنال صنعتی

الف. چرا آی‌سی‌های آنالوگ بر دقت داده‌ها تأثیر تعیین‌کننده دارند

در هر سیستم صنعتی یا هوشمند، مسیر سیگنال (سنسور → بخش جلویی آنالوگ → ریزکنترل‌کننده/تبدیل‌کننده آنالوگ به رقمی) صحت داده‌ها را تعیین می‌کند.
اگر سیگنال پیش از رسیدن به ریزکنترل‌کننده دچار اعوجاج شود، هیچ‌گونه پردازش رقمی نمی‌تواند دقت اولیه را بازیابی کند.

تقویت‌کننده‌های عملیاتی و مقایسه‌کننده‌ها از جمله مهم‌ترین — اما بیشترین‌بار تحت‌حدس‌زدن‌شده — آی‌سی‌ها در قابلیت اطمینان صنعتی هستند.

ب. دسته‌بندی‌های اصلی و ملاحظات مهندسی

مهندسان معمولاً ICهای آنالوگ را بر اساس موارد زیر ارزیابی می‌کنند: چگالی نویز، -offset ورودی و درفت، محدوده ولتاژ تغذیه. پایداری دما، در دسترس‌بودن بلندمدت.

III. تقویت‌کننده‌های عملیاتی در پیش‌اندازه‌های صنعتی

تقویت‌کننده‌های عملیاتی به‌طور گسترده‌ای برای موارد زیر استفاده می‌شوند:

تقویت سیگنال حسگر

فیلترینگ فعال

بافر ورودی ADC

TI LM358DR: تقویت‌کننده‌های عملیاتی دوگانه، محدوده توان گسترده، مدل عمومی برای کاربردهای صنعتی و مصرفی.

TI TLV9002IDR: مصرف توان پایین، نویز پایین، معمولاً در ماژول‌های جمع‌آوری داده‌های صنعتی استفاده می‌شود.

ADI AD8606ARZ: امپلیفایر عملیاتی با دقت بالا و افست پایین، معمولاً در کاربردهای اندازه‌گیری پزشکی و صنعتی به کار می‌رود.

ST TSX321ILT: امپلیفایر عملیاتی تک‌کاناله با مصرف توان پایین، مناسب سیستم‌های کاربردی با باتری.

این امپلیفایرها به‌طور گسترده در آلمان، ایتالیا و جنوب شرق آسیا، به‌ویژه در ماژول‌های سنسور و تابلوهای ورودی/خروجی صنعتی به کار گرفته می‌شوند.

IV. آی‌سی‌های مقایسه‌گر: لایهٔ اول تصمیم‌گیری

مقایسه‌گرها تصمیم می‌گیرند:

زمانی که حفاظت فعال می‌شود

هنگام فعال‌شدن هشدارها

اینکه آیا اجازه‌ی راه‌اندازی یک سیستم داده شده است یا خیر

TI LM393DR: مقایسه‌کننده‌ی دوگانه، بسیار رایج در سیستم‌های صنعتی و توان

ADI LTC1440CMS8: مقایسه‌کننده با مصرف بسیار پایین انرژی، که معمولاً در سیستم‌های قابل حمل و باتری‌محور استفاده می‌شود

ON Semiconductor LMV358: ولتاژ پایین، مصرف توان پایین، مناسب برای طراحی‌های فشرده

پ. مطالعه‌ی موردی: ماژول جمع‌آوری دمای صنعتی

یک ماژول جمع‌آوری دمای صنعتی نیازمند این است که: تقویت سیگنال‌های ضعیف ترموکوپل، سرکوب نویز صنعتی و فعال‌سازی سیستم حفاظت در دماهای غیرطبیعی.

معماری راه‌حل: AD8606 برای تقویت دقیق سیگنال، LM393 برای مقایسه دما در حالت بیش‌ازحد و تنها دریافت سیگنال‌های «پردازش‌شده» و پایدار توسط میکروکنترلر.

نتایج: دقت اندازه‌گیری به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت، نرخ هشدارهای کاذب کاهش پیدا کرد و سیستم با موفقیت آزمون سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) صنعتی را پشت سر گذاشت.

VI. واقعیت تأمین ادوات آنالوگ (ICهای آنالوگ)

بازار ICهای آنالوگ دارای ویژگی‌های بسیار مشخصی است: طول عمر طولانی (۱۰ تا ۲۰ سال)، نوسانات قیمتی اندک و نیاز ناچیز پروژه‌های صنعتی به تغییر مکرر مدل‌ها.

در بازارهایی مانند آلمان، هند و ویتنام، مشتریان تأکید بیشتری بر سازگان دفعه‌ای (Batch Consistency)، کانال‌های سازنده تجهیزات اصلی (OEM) و توانایی تأمین بلندمدت دارند.

VII. نتیجه‌گیری: ICهای آنالوگ عملکرد پایه سیستم را تعیین می‌کنند

ICهای دیجیتال پیچیدگی سیستم را تعیین می‌کنند. ICهای آنالوگ پایداری، دقت و امکان ساخت‌پذیری را تعیین می‌کنند.