PPC Datenblatt

Pulse Pattern Controller
PPC-1 and PPC-2
• Ansteuerung von Hochstrom Puls-Generatoren
• programmierbares Pulsmuster
• schnelle Aufzeichnung von Pulsspannung und Pulsstrom
• Einbindung zusätzlicher Messsensoren
• flexibler Einsatz durch modulare Bauweise
• Integration von bis zu 2 CCD-Spektrometern (nur PPC2) für optische
Emissionsspektroskopie
Pulse Pattern Controller
IF U
1 ÜBERSICHT HARDWAREKOMPONENTEN
Der PPC-1 enthält in der maximalen Ausbaustufe folgende Hardwarekomponenten:
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RISC Prozessorkern 400MHz
FPGA mit schneller Ankopplung an Prozessorbus
2x ADC 14bit 20MHz, Messdaten über FPGA in RAM Messdatenspeicher
schneller RAM Messdatenspeicher
digitaler frei programmierbarer Pulsgenerator (6 digitale Kanäle)
4 analoge Eingänge 0-10V 16 Bit, 100kHz
3 Signalumformer von 3.3V Logikpegel auf +/-5V an 50Ω zur Ansteuerung von
Pulsgeneratoren
230V~ Netzteil
19´´ Einschubgehäuse 2 HE
Schnittstellen LAN 100Base, RS232 bis 115kbaud, USB 2.0 für Implementierung einer
virtuellen COM Schnittstelle bis 921.6kbaud
Der RISC Prozessorkern verfügt neben einer soliden Ausstattung mit Programm- und Arbeitsspeicher
über ein zu LINUX® kompatibles Betriebssystem und unterstützt die Ausführung von Scripten und
kompilierten Programmen.
Die Wandlerergebnisse aller ADC Kanäle stehen innerhalb der FPGA sofort zur weiteren Verarbeitung
bzw. weiteren Verwendung, z.B. zur Einflussnahme auf das Pulsmuster, zur Verfügung. Sie können
darüber hinaus durch den Prozessor ausgelesen und an den übergeordneten Anlagen-Rechner
übertragen werden.
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Pulse Pattern Controller
2 KOPPLUNG MIT DER PLASMAQUELLE
Abb. 1: Einbindung des PPC in eine Anlage zur Pulsplasmaerzeugung
Zur Kontrolle / Steuerung des Plasmapuls-Prozesses wird der Ausgang des Pulsgenerators (PPG –
pulse pattern generator) an den Steuereingang des Plasma Pulsers verbunden. Die elektrische
Leistung für das Plasma wird durch ein DC Netzteil bereitgestellt. Das vom Pulsgenerator erzeugte
Pulsmuster wird durch den Plasma Pulser auf die Plasmaquelle, z.B. auf eine Magnetronquelle, in
der Prozesskammer durchgeschaltet. Die entsprechende Spannung und der Pulsstrom können
mittels Strom/ bzw. Spannungswandler in entsprechende Messsignale gewandelt werden, die auf
den Messeingang des PPC zurückgeführt werden können. Dort erfolgt bei Bedarf eine Aufnahme
der Strom- und Spannungssignale und eine entsprechende Bewertung bzw. Übertragung an den
Host-PC.
Eine Prozessregelung kann erreicht werden, wenn der Anwender einen Prozess-Sensor, z.B. eine
Sauerstoff-Partialdruck-Sonde, verwendet. Das analoge Messsignal dieses Prozess-Sensors kann
auf einen der weiteren ADC Messeingänge des PPC geführt werden. Durch Setzen der
Pulsparameter wird eine rasche Beeinflussung des Zustandes im Plasma bzw. eine Prozessregelung
erreicht. Dabei kann die Regelung sowohl durch den übergeordneten Anlagen-Rechner als auch
bei Vorgabe entsprechender Parameter durch den PPC selbst übernommen werden. Für die
Regelung sind alle Pulslängen und alle Pausenlängen einzeln einstellbar.
Der PPC ist aufgrund seiner Hardwareausstattung in der Lage, Pulsstrom und Pulsspannung
während der Erfassung der Messdaten zu bewerten, sowie eine Einflussnahme auf das Pulsmuster
innerhalb von <1µs zu bewirken.
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3 OPTISCHE PROZESSKONTROLLE (NUR PPC-2)
Im PPC-2 kann mit Hilfe zweier integrierter CCD-Spektrometer eine optische Prozesskontrolle
realisiert werden:
Spektralbereich
Pixelzahl
Spektrale Auflösung
Zeitauflösung
200...1100nm
3648
1.2nm
1ms ... 1s
Abb. 2: Software zur optischen Prozesscontroller (PPC-2)
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4 TECHNISCHE SPEZIFIKATION
4.1
Allgemeine Daten
Stromversorgung
Betriebstemperatur
Luftfeuchte
Schutzgrad
Abmessungen
4.2
Pulsgenerator
Steckverbinder
Ausgangspegel
Flankensteilheit
Anzahl Pulse
Frequenzstabilität
Pulslänge
Pulspause
Periodendauer
Anzahl Kanäle
Synchronisation
4.3
ADC
Steckverbinder
Eingangspegel
Datentiefe
Wandlerfrequenz
Betriebsmodus
Burstlänge
4.4
BNC Gehäusebuchse
+/-5V an 50Ω
ca. 60ns (von kleiner 1.25V auf größer 3.75V)
1 .. 200 je Periode
100ppm
1µs .. 10s in 0.1µs Schritten
1µs .. 10s in 0.1µs Schritten
Summe aller Pulslängen und Pulspausen
max. 6 (interne digitale Signale), max. 3 (externe +/-5V Signale)
internes Synchronsignal zum Beginn der high-speed Datenaufzeichnung
für Prozessgrößen:
BNC Gehäusebuchse
0...10V an 10kΩ,
Rauschpegel <0.5mVrms
16 bit,
max. 100kHz
kontinuierlich
-
für Strom- & Spannungsüberwachung
BNC Gehäusebuchse
+/-1V an 50Ω,
Rauschpegel <0.5mVrms
14 bit
20 MHz
Burst, max 10ms
max. 10 ms
RISC Prozessorkern
Taktfrequenz
Bitbreite
Arbeitsspeicher
Programmspeicher
Betriebssystem
4.5
90..240V~, 50-60Hz, Leistungsbedarf 20W
0..45°C (Dauerbetrieb), -40..85°C (Lagerung)
max. 95% rel. Luftfeuchte, nicht kondensierend
IP 52
Breite 19´´, Tiefe 280mm, Höhe 2HE, Rack-Einschub
396 MHz
32 bit
128 MByte DDR RAM
16 MByte EEPROM
®
LINUX - kompatibel
Schnittstellen
Steckverbinder
Datenrate
Betriebssystem
Treiber
Protokoll
RS 232
USB 2.0
LAN
Sub-D 9 pol.
115.2 kBaud
USB B
USB 2.0 kompatibel, 921.6 kBaud
Win 2k, NT4.0, XP
virtuelle COM Schnittstelle
RJ45 8-pol.
100 MBaud
TCP/IP, FTP
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