“毅力号”抵达火星:这些ADI的器件可都是上过太空的~

为了寻找古代微生物生命的踪迹,史上最先进的行星探测器“毅力号”以每小时11900英里的速度进入火星稀薄的大气层,于2021年2月18日到达火星。面对深空高能辐射和极端冷热循环等挑战,探测器已经开始了各种收集岩芯样本并进行实验。

筒子们,火星上的环境是非常苛刻的,你们知道火星车登陆火星必须要具备什么样的条件吗?

首先,火星上的环境和地球大不相同,重力低(火星质量约为地球的九分之一、表面重力约为地球的38%),气压低(星球表面大气层薄,气压偏低,约为地球表面气压的0.6%),温差大(表日夜温差很大,某些地区地表温度白天可达28℃,夜晚可低至-132℃,平均-52℃,)还经常有全球性的沙尘暴。总之环境相当不友好,这对火星车及搭载的电子系统设备要求自然也就高了。

车上的各个组件都得适应这些恶劣的环境,尤其是娇贵的各种电子器件、传感器,,一般工业级电气元器件的工作温度是-25℃~70℃,超过这个范围后器件寿命会大幅度缩短,性能参数下降甚至不工作,面对火星最低能到-132℃的温度,对器件要求就更严峻了。除了温度波动,还有不一样的重力环境、地面和沙尘暴带来的振动,这些对于电子器件来说也是不小的考验,最终能在火星车正常工作的器件,都必须精挑细选。

此外,还有一个重要的条件,就是“辐射”!太空辐射会产生随机错误,重置处理设备,甚至损坏组件。常见的辐射影响有:单事件效应(SEE),即单个离子或粒子撞击设备的特定区域会导致各种奇怪的现象和错误;总电离剂量(TID),即电离辐射在其整个使用寿命中对部件产生的长期累积影响,可能导致偏移,例如某些组件上的电源电流增加;位移损坏(DD),即中子等大颗粒会破坏硅芯片的晶体结构,从而造成物理损坏等等。

40多年来,ADI不断利用创新,与NASA/JPL合作开发能够承受发射时的极高重力,并满足严格的质量标准,能够适应严苛的太空环境要求的元器件和系统。

早在2011年8月5日NASA/JPL的“朱诺”号太空探测器发射升空,历时近5年,穿越深空中的各种极端环境,于2016年7月4日抵达木星周围的轨道。“朱诺”号太空探测器就使用了ADI的ad590,近20年之后仍在继续收集温度数据。

2020年,“毅力”号任务是NASA/JPL和ADI之间的再次进行技术合作,也是探索太空的一大里程碑事件。咱们先来了解一下~

AD590是一款双引脚集成电路温度传感器,其输出电流与绝对温度成比例。在4 V30 V电源电压范围内,该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器,调节系数为1 µA/K。片内薄膜电阻经过激光调整,可用于校准器件,使该器件在298.2 K (25°C)时输出298.2 μA电流。

AD590适用于150°C以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点,使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时,无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。

除温度测量外,还可用于分立器件的温度补偿或校正、与绝对温度成比例的偏置、流速测量、液位检测以及风速测定等。AD590提供裸片形式,适合受保护环境下的混合电路和快速温度测量。

AD590特别适合远程检测应用。它提供高阻抗电流输出,对长线路上的压降不敏感。任何绝缘良好的双绞线都适用于在与接收电路的距离可达到数百英尺之处工作。这种输出特性还便于AD590实现多路复用:输出电流可以通过一个CMOS多路复用器切换,或者电源电压可以通过一个逻辑门输出切换。

“毅力”号上包含执行火星探测任务所需的关键的63个ADI元器件。这些部件涉及从RF/μW到运算放大器、从电源管理到数据转换等多个领域。AD590S作为抗辐射温度传感器,当宇宙飞船从它所环绕的行星的阴影中出来,然后进入到太阳的直射光线中,温度范围时刻都在变化。即使被置于阳光下,宇宙飞船内部面向太阳的一面和背向太阳的一面之间的温差也会很大。这些温度波动会对太空探测器内部的集成电路产生显著但可预测的影响。从温度传感器获取的信息可用于调整和补偿宇宙飞船上的温度变化。