วงจรรวมแบบแอนะล็อกในห่วงโซ่สัญญาณอุตสาหกรรม

ข้อที่ I: เหตุใดไอซีแอนะล็อกจึงมีผลต่อความแม่นยำของข้อมูล

ในระบบอุตสาหกรรมหรือระบบอัจฉริยะใดๆ ลำดับสัญญาณจากเซนเซอร์ → หน้าแปลงสัญญาณแอนะล็อก (analog front end) → ไมโครคอนโทรลเลอร์/ตัวแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นดิจิทัล (MCU/ADC) จะกำหนดความสมบูรณ์ของข้อมูล
หากสัญญาณเกิดการบิดเบือนก่อนถึงไมโครคอนโทรลเลอร์ ไม่ว่าการประมวลผลแบบดิจิทัลจะมีความซับซ้อนเพียงใด ก็ไม่สามารถกู้คืนความแม่นยำได้

แอมพลิฟายเออร์เชิงปฏิบัติการและคอมพาร์เรเตอร์เป็นหนึ่งในไอซีที่ถูกประเมินค่าต่ำที่สุด—แต่กลับมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือของระบบที่ใช้งานในอุตสาหกรรม

ข้อที่ II: หมวดหมู่หลักและประเด็นทางวิศวกรรมที่ควรพิจารณา

วิศวกรโดยทั่วไปประเมินวงจรรวมอะนาล็อก (analog ICs) ตาม: ความหนาแน่นของสัญญาณรบกวน แรงดันออฟเซ็ตที่ขาเข้าและการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย ความเสถียรของอุณหภูมิ การมีสินค้าพร้อมจำหน่ายในระยะยาว

III. เครื่องขยายสัญญาณแบบปฏิบัติการในส่วนหน้าของระบบอุตสาหกรรม

เครื่องขยายสัญญาณแบบปฏิบัติการใช้งานอย่างแพร่หลายสำหรับ:

การขยายสัญญาณจากเซนเซอร์

การกรองแบบแอคทีฟ

การรองรับสัญญาณขาเข้าของตัวแปลงสัญญาณอะนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC)

TI LM358DR: เครื่องขยายสัญญาณแบบปฏิบัติการแบบคู่ รองรับช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้าง เป็นรุ่นทั่วไปสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและผู้บริโภค

TI TLV9002IDR: การใช้พลังงานต่ำ เสียงรบกวนต่ำ มักใช้ในโมดูลการเก็บรวบรวมข้อมูลอุตสาหกรรม

ADI AD8606ARZ: แอมพลิฟายเออร์แบบโอเปอร์เรชันที่มีความแม่นยำสูงและค่าออฟเซ็ตต่ำ มักใช้ในแอปพลิเคชันการวัดทางการแพทย์และอุตสาหกรรม

ST TSX321ILT: แอมพลิฟายเออร์แบบโอเปอร์เรชันเดี่ยวที่ใช้พลังงานต่ำ เหมาะสำหรับระบบขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่

แอมพลิฟายเออร์แบบโอเปอร์เรชันเหล่านี้ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในเยอรมนี อิตาลี และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยเฉพาะในโมดูลเซ็นเซอร์และบอร์ดอินพุต/เอาต์พุตอุตสาหกรรม

IV. ไอซีคอมพาร์เรเตอร์: ชั้นการตัดสินใจแรก

คอมพาร์เรเตอร์ทำหน้าที่ตัดสิน:

เมื่อระบบป้องกันถูกกระตุ้น

เมื่อสัญญาณแจ้งเตือนถูกเปิดใช้งาน

ระบบได้รับอนุญาตให้เริ่มทำงานหรือไม่

TI LM393DR: คอมพาร์เรเตอร์แบบคู่ ซึ่งพบได้ทั่วไปอย่างยิ่งในระบบอุตสาหกรรมและระบบจ่ายพลังงาน

ADI LTC1440CMS8: คอมพาร์เรเตอร์แบบใช้พลังงานต่ำสุด มักใช้ในอุปกรณ์แบบพกพาและระบบแบตเตอรี่

ON Semiconductor LMV358: แรงดันต่ำ การใช้พลังงานต่ำ เหมาะสำหรับการออกแบบที่มีขนาดกะทัดรัด

กรณีศึกษา: โมดูลการเก็บข้อมูลอุณหภูมิสำหรับงานอุตสาหกรรม

โมดูลการเก็บข้อมูลอุณหภูมิสำหรับงานอุตสาหกรรมจำเป็นต้อง: ขยายสัญญาณจากเทอร์โมคัปเปิลซึ่งมีความแรงต่ำ ลดสัญญาณรบกวนจากสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม และกระตุ้นระบบป้องกันเมื่ออุณหภูมิผิดปกติ

สถาปัตยกรรมของโซลูชัน: AD8606 สำหรับการขยายสัญญาณแบบความแม่นยำสูง, LM393 สำหรับการเปรียบเทียบอุณหภูมิเกินค่าที่กำหนด และไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) รับเฉพาะสัญญาณที่ผ่านการประมวลผลแล้วซึ่งมีความเสถียร

ผล: ความแม่นยำในการวัดดีขึ้นอย่างมาก อัตราการแจ้งเตือนผิดพลาดลดลง และระบบผ่านการทดสอบ EMC สำหรับงานอุตสาหกรรมแล้ว

VI. ความเป็นจริงในการจัดหาไอซีแอนะล็อก

ตลาดไอซีแอนะล็อกมีลักษณะเด่นที่ชัดเจนมาก ได้แก่ วงจรชีวิตยาวนาน (10–20 ปี), ความผันผวนของราคาต่ำ และโครงการอุตสาหกรรมแทบไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนรุ่นบ่อยครั้ง

ในตลาดเช่น เยอรมนี อินเดีย และเวียดนาม ลูกค้าให้ความสำคัญกับความสม่ำเสมอของแต่ละล็อต การจัดจำหน่ายผ่านช่องทางผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) และความสามารถในการจัดหาสินค้าอย่างต่อเนื่องในระยะยาว

VII. สรุป: ไอซีแอนะล็อกกำหนดประสิทธิภาพพื้นฐานของระบบ

ไอซีดิจิทัลกำหนดระดับความซับซ้อนของระบบ ขณะที่ไอซีแอนะล็อกกำหนดความเสถียร ความแม่นยำ และความสามารถในการผลิต