Mixed-Signal-Schaltungen mit diskreten analogen Ein-/Ausgängen zu entwerfen, evaluieren und debuggen stellt sich von jeher herausfordernd dar. Insbesondere, wenn Entwickler aus dem digitalen Bereich kommen und nicht auf die Schwierigkeiten von analogen Designs vorbereitet sind, bei denen Schaltungslayout und Time-to-Market stark vom Leistungsbudget sowie der Komponentenauswahl und deren Anordnung abhängen. Oft stehen die Entwicklungsteams nämlich vor einer weiteren Hürde: der Entwicklung von Hardwarevarianten, um innerhalb einer Applikationsfamilie mehrere Endprodukte zu unterstützen. Beispielsweise muss ein Motorcontroller, der in einer ganzen Familie von Motoren zum Einsatz kommt, sehr unterschiedliche I/O-Auslegungen unterstützen, denn es gelten je nach Auslegung des Motors auch unterschiedliche Strom/Spannungsbereiche, Leistungsmerkmale und Ansteuerungsanforderungen.

FPGA-ähnliche Funktionalität für Mixed-Signal-Schaltungen

Mixed-Signal-Schaltungen

Bild 1. MAX 11300 Pixi: ein konfigurierbares Hochspannungs-IC für Mixed-Signal-I/Os, das benutzerdefinierte ADC-, DAC- oder GPIO-Funktionen bietet. Maxim Integrated

Mit in Mikrocontrollern eingebetteten analogen I/Os besteht zwar ein alternativer Ansatz zu Layouts für diskret ausgelegte Mixed-Signal-Schaltungen, mit dem Entwickler nur noch ein Hardwaredesign entwickeln und debuggen müssen. In der Regel geht diese Effizienzsteigerung bei der Entwicklung allerdings einher mit einer geringeren Flexibilität, einem eingeschränkten I/O-Support sowie in deterministischer Software. Mit den programmierbaren Analog-ICs von Maxim Integrated lassen sich jedoch all diese Einschränkungen beseitigen, da sie die Vielseitigkeit von FPGA-ähnlichen Bausteinen in die Welt der Mixed-Signal-Schaltungen bringen.

Maxim MAX 11300 Pixi (siehe Bild 1) ist ein programmierbares Hochspannungs-Mixed-Signal-IC, das unterschiedliche I/O-Anforderungen unterstützt und zusammen mit einem Mikrocontroller betrieben wird. Es bietet sowohl einen 12-Bit-Mehrkanal-A/D-Wandler als auch einen 12-Bit-Mehrkanal-D/A-Wandler, an den sich bis zu 20 Mixed-Signal-, Hochspannungs-Ports anschließen lassen. Jeder Port ist konfigurierbar als ADC-Eingang, DAC-Ausgang, universeller Ein-/Ausgangsport (GPIO) oder analoger Schalter. Das IC verfügt darüber hinaus über einen internen Sensor zur Überwachung der Chiptemperatur (Junction Temperature) sowie zwei externe Sensoren zur Überwachung der Umgebungstemperatur. Das MAX 11300 läuft – nach der Konfiguration beim Einschalten eines Systems über den Host-Mikrocontroller – unabhängig von diesem. Jeder Port kann dabei individuell auf einen von vier wählbaren Spannungsbereichen zwischen -10 V bis +10 V konfiguriert werden. Damit eignet sich das IC insbesondere für Anwendungen, die eine flexible Kombination analoger und digitaler Funktionen erfordern.

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