Как выглядит измерительная часть туннельного микроскопа? Часть 2

С измерением тока разобрались, остается вопрос, как перемещать головку с точностью в пару нм? Для это отлично подходят пьезоэлектрические позиционеры. Обратный пьезоэффект - процесс преобразования электрической энергии в механическую. На этом эффекте и построено перемещение головки на пару нм за шаг. Сложность таится в том, что к пьезоэлементу требуется прикладывать высокое напряжение. Управление позиционированием головки может быть с обратной связью (правая нижняя схема) и без (правая верхняя). На нижней схеме точный усилитель управляется АЦП, далее стоит высоковольтный мощный усилитель, который и формирует нужное напряжение на пьезоэлементе.
Верхняя схема работает без обратной связи, однако она оперирует не напряжением, а зарядом, за счет этого и обеспечивается линейность перемещения. Счетчик формирует импульсы равной длительности, которые приходят на драйвер верхнего MOSFETа. Драйвер подает напряжение известной амплитуды на затвор транзистора, за счет этого формируется ток, равный 2.5А за известный промежуток времени (что и является постоянным зарядом). Мониторинг напряжения осуществляется через делитель с буфером, при достижении заданого порога срабатывает цепь нижнего MOSFETа, разряжая пьезоэлемент через мощный резистор. Схема без обратной связи обладает более быстрым откликом, однако важно использовать драйверы и ключи, способные переключаться с высокой частотой.

Приятное пособие по гибким и гибко - жестким платам. Рассказывают про технологию, нюансы и способы повышения надежности.

Обзор инфраструктуры системы питания и охлаждения в датацентрах (нужно читать и смотреть видео). Складывается ощущение, что вскоре нас ждет водяное охлаждение и для обычных процессоров, учитывая их ежегодный рост потребляемой мощности.

Забыл в свое время порекомендовать прекрасную статью по SI DDR от моего знакомого. Всем кто планирует когда - либо либо работать с DDR - читать обязательно.

Помню, в комментариях к моей статье на хабре критиковали использование charge pump для формирования отрицательного напряжения. Некоторые писали: «так не делают, будет много шумов, большая цена». Другие писали, что проще калибровать АЦП на уровень нуля (что тоже неверно). Сегодня я нашел подтверждение своих слов, на картинке два варианта формирования отрицательного напряжения для корректной работы RRIO операционных усилителей около нуля. Для подобных случаев даже есть отдельная микросхема - LM7705, выдержка из ее спецификации:

The LM7705 device is a switched capacitor voltage inverter with a low noise, −0.23 V fixed negative voltage regulator. This device is designed to be used with low voltage amplifiers to enable the amplifiers output to swing to zero volts.

Стоит такое чудо 220 рублей на чип и дипе. Считаю, хороший кандидат, если вам требуется формировать чистый 0.

В комментариях к предыдущему посту подсказали интересую идею: формировать отрицательное напряжение с помощью вывода SW положительного источника.

Принцип работы довольно простой: когда открыт верхний ключ - емкость С1 заряжается до Vin через диод D1, когда открыт нижний ключ - потенциал на левом выводе С1 равен 0. Тк конденсатор был заряжен до Vin, на его правой обкладке будет -Vin, это напряжение проходит через D2 и фильтруется C2. Если добавить D3 получится те самые -0.6В, однако, при необходимости, можно сформировать и большее отрицательное напряжение.

Есть и другие несложные способы сформировать более стабильное отрицательное напряжение от одного источника. TI, например,
предлагает использовать 1:1 трансформатор для этих целей.

Написал статейку по драйверам. Сложность - средняя, поскольку я решил не объяснять некоторые базовые вещи. Отлично пойдет тем, кому интересно как влияют резисторы в затворах транзисторов на КПД вашего источника питания (не всегда маленький резистор увеличит ваш КПД)

Очень интересный документ от Infineon. Производители мощных источников питания редко показывают их начинку, особенно в таких подробностях. В документе рассматривают 8кВт источник питания для серверов в форм факторе CRPS и кпд до 97.7%. Много интересных технических решений, таких как печатный трансформатор с двумя дросселем в одном корпусе, преобразователи в виде вертикальных карт. Также мне понравился “baby boost”, который способен работать 20мс в случае пропадания сети и обеспечивать требуемое напряжение для LLC. В конце документа приведена полная схема с указанием всех компонентов.

Всегда ли новые технологии - лучше?

Вчера мне потребовалось найти полевой транзистор для работы в линейном режиме. По итогу Optimos 6 от Infineon оказался значительно хуже, чем их старый HEXFET, причем корпуса у них одинаковые как и тепловое сопротивление. Видно, что сопротивление открытого канала у HEXFET больше в 90 раз. Но линейный режиме противоположность ключевому, в нем важна SOA, которая у HEXFET значительно лучше.

При улучшении процесса изготовления транзисторов производитель снижает Rdson за счет более тонких слоев и путем упаковки большего количества кристаллов в один корпус. Все эти инновации влияют на способность кристалла выдерживать ток в течении длительного времени и могут приводить к локальным перегревам.

Возможно, есть и другие причины, будет интересно услышать знающих людей

Продолжая тему питания, очередной интересный материал о проектировании питания ядра на 2000А. Авторы справедливо упоминают, что производители современных источников стремятся упаковать силовую часть в единый корпус для снижения паразитных параметров и увеличения эффективности. Система управления при этом усложняется, а информация о ней практически отсутствует в документации. Печатная плата оказывает все большее влияние на PDN. Кстати, упоминается топология TLVR, о которой я писал ранее, она уже повсеместно применяется для систем питания.

Еще два пособия по построению источников питания. В этот раз ST с резонансным преобразователем и Infineon с PFC. Все как надо: схема, немного расчетов, диаграммы и топология. Устройства предназначены для потребительской электроники, это можно заметить по довольно свободному расположению компонентов на печатных платах (особенно у ST).

Полевые транзисторы с Vth = 0

С каждым годом пороговое напряжение открытия полевых транзисторов постепенно снижается. Раньше это были 10-15В, сейчас около 1-1.5В. Однако существуют и транзисторы с Vth = 0, это гибрид традиционных полевых транзисторов и транзисторов с отрицательным Vth (Depletion mode). При скрещивании этих двух типов можно получить любое Vth. Производитель заявляет:

The Quad/Dual N-Channel Matched Pair Zero Threshold MOSFETs are matched at the factory using ALD’s exclusive EPAD® CMOS technology to achieve the industry’s lowest threshold voltage of 0.0V with an exceptional range of variation from 0.01V to -0.01V and an offset voltage of just 2mV.

Подобные транзисторы могут быть полезны для устройств с малыми напряжениями. Однако они отличаются формой графика тока стока. В отличии от обычных мосфетов ток не достигает насыщения, что видно на графиках. На текущий момент существует только один производитель подобных транзисторов: Advanced Linear. Они предлагают использовать их транзисторы в качестве замены низковольтным реле, в схемах с микроамперным потреблением.