El misterioso circuito FPGA siente la presión

Tiene un circuito FPGA y desea que el usuario interactúe con su circuito presionando un botón. Claramente, necesitas un botón, ¿verdad? ¡No tan rapido! [Clifford Wolf] acaba de encontrar un efecto misterioso que le permite detectar cuando alguien presiona su tablero iCEstick.

El video a continuación muestra el circuito misterioso (que es solo el tablero original de iCEstick) que parece reaccionar cada vez que dobla el tablero de la computadora. El Verilog implementa un oscilador de anillo simple (esencialmente un inversor con su salida vinculada a su entrada).

Aquí hay un extracto de su código Verilog:

// ring oscillator
 wire [99:0] buffers_in, buffers_out;
 assign buffers_in = {buffers_out[98:0], chain_in};
 assign chain_out = buffers_out[99];
 assign chain_in = resetn ? !chain_out : 0;
SB_LUT4 #(
 .LUT_INIT(16'd2)
 ) buffers [99:0] (
 .O(buffers_out),
 .I0(buffers_in),
 .I1(1'b0),
 .I2(1'b0),
 .I3(1'b0)
 );

Compara la frecuencia de salida con una frecuencia conocida del oscilador de cristal incorporado y registra grandes cambios como un empuje. Al principio pensamos que podría ser un flexor mecánico en el cristal, pero si miras el video, la salida del oscilador de anillo cambia claramente al tacto. Presumiblemente (y esto es una conjetura), pequeños cambios en la capacitancia y otros parámetros del circuito afectan la frecuencia del oscilador de anillo. [Clifford] dice que tiene muchas teorías, pero no sabe cuál (exactamente) es la correcta.

No podemos decidir si dependeríamos de este efecto o no en la práctica. Pero parece repetible en el video. Quizás [Clifford] inventó una nueva categoría de productos: el interruptor y la mesa de puerta programable en campo (FPGAS). Mencionamos [Clifford’s] trabaje en un proyecto iCEstorm de antemano e incluso use su kit de herramientas de código abierto en nuestro tutorial de FPGA (busque otro pronto, por cierto).

Gracias por el consejo [James Bowman].

  • Informante dice:

    ¿Mikeselectricstuff no mostró este mismo efecto en el oscilador RC interno de los micros PIC hace algún tiempo?

    • rasz_pl dice:

      me dijiste que es una locura que voy a escribir un comentario que comience con “¿Mike no hizo un video …”, así que casi lo mismo: D

      • mikeelectricstuff dice:

  • Rogan dice:

    http://www.damninteresting.com/on-the-origin-of-circuits/ y https://la-tecnologia.com/2012/07/09/on-not-designing-circuits-with-evolutionary-algorithms/

  • nsayer dice:

    Sería interesante ver si existen especificaciones de tensión mecánica o choque para la pieza en cuestión. La mayoría de las cosas que incluyen osciladores (al menos las que se preocupan por la precisión o la estabilidad) lo hacen (o al menos deberían).

  • AK51 dice:

    volver a luchar contra la FPGA? ¿O el problema con la capa de aislamiento FR4? ¿El problema del ruido o el Power / GND no tiene suficiente capacidad?

    • Marcos dice:

      Es un efecto de capacidad. No falta en la soldadura ni en el sustrato. Esto no necesita aplicar fuerza a la FPGA para ver el efecto.

  • DainBramage dice:

    Lo primero que pienso cuando veo que los circuitos electrónicos responden al estrés mecánico es que alguien necesita revisar los soldadores.
    Dicho esto, esto es genial. 🙂

  • Cierto dice:

    Me pregunto si podrías producir el micrófono más caro del planeta con esta técnica 🙂

  • Mike Lu dice:

    El chip actúa como un medidor de tensión. Vi que esto sucedía en un trabajo anterior en el que un chip analógico preciso se desplazaba según la presión aplicada al enchufe de prueba.

  • JIm B dice:

    sí, también es un termómetro. y sensor de voltaje.

    “No podemos decidir si dependeríamos de este efecto o no en la práctica”. A menos que pueda compensar el voltaje y la sensibilidad a la temperatura, no, no debe usarlo. E incluso entonces solo es útil para un experimento único, ya que necesitaría ser calibrado chip tras chip.

  • Dan dice:

    https://eo.wikipedia.org/wiki/Piezoresistive_effect

  • ijag dice:

    Los niños de África podrían programar esa FPGA. ¡Monstruo!

  • chango dice:

    Mmm … Ese tapete ESD en el que lo bloquea no podría estar relacionado, no.

  • onebiozz dice:

    es mucho más común de lo que podría pensar. Los osciladores RC incorporados en micro frecuencia cambian a menudo cuando se aplica presión debido a un problema similar

  • cnlohr dice:

    Los AVR también experimentan esto / realmente / claramente: https://www.youtube.com/watch?v=vUPaznV91PU

  • Rodney McKay dice:

    Interruptores de unión de soldadura chinos.

  • soplisko dice:

    Este es probablemente el artículo con el mayor porcentaje de comentarios estúpidos aquí en HaD.

    • Marcos dice:

      Es bastante alto, pero he visto cosas peores.

      • Roberto dice:

        Mucho peor …

        Pero para comentarios realmente, REALMENTE estúpidos, tienes que visitar el EEVBlog de Dave “el australiano semi-histérico” Jone.

        El ejemplo clásico es el desgarro de un cepillo de dientes Braun. Los comentarios sobre eso realmente deben ser creídos.

  • Ed H dice:

    No he visto a nadie mencionar esto en los comentarios hasta ahora:
    En las tecnologías de proceso que comienzan alrededor de los nodos de 65-40 nm, el silicio tensado se utiliza en realidad para mejorar el rendimiento de CMOS. Esto se suma a las fuerzas utilizadas por los dieléctricos de compresión o tracción aplicados alrededor del canal mosfet. Esto hace que estos transistores sean especialmente sensibles a las fuerzas externas. Hice un probador de oscilador de anillo de 40 nm y apliqué pequeñas fuerzas de carga aerodinámica con sondas y pude cambiar su frecuencia e incluso su fuga (ioff).

    Incluso en el caso de mosquetes de silicio tensados ​​deliberadamente, se sabe que los circuitos analógicos eran particularmente sensibles a la tensión. Soy consciente de un caso en otra empresa en el que un circuito funcionó bien cuando se probó en una sonda achatada (prueba de nivel achatado), pero después de empaquetarlo en un paquete de relleno de epoxi +, el estrés causó un mal funcionamiento y provocó que el circuito fallara. Incluso podría hacer agua ácida para cubrir parcialmente el paquete sobre el circuito y volvería a funcionar.

Gloria Vega
Gloria Vega

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