利用一颗可编程模拟IC取代数十颗芯片

最新更新时间:2016-05-12来源: EECHINA关键字:模拟 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
如同当今半导体行业内几乎所有事情一样,硬件系统设计师也正在极力做到少花钱多办事。当您增加新的单功能集成电路(IC)时,您需要花费时间进行评估、阅读新数据资料,甚至寻求IC厂商的支持。每种器件都需要采购、库存、建立产品编号以及执行附加审核和运作。所有这些时间、劳力以及库存空间加起来,维持一种新IC所需的费用通常在大约$600至$800/年。
 
一般普遍认为,您可重用的设计越多,上市时间就越快;同时也将把成本、风险以及设计复杂度降至最低。本文中,我们讨论可编程模拟器件,包括其工作原理以及对设计者的好处。我们希望——好处多多!
 
有效的重用设计最大程度缩短上市时间
 
作为IC系统设计师,您会将什么放在理想的可编程模拟器件中?首先从20个端口的可编程ADC、DAC、数字IO、开关、电平转换器,以及内部和外部温度传感器连接开始,使任意端口都可配置为以上任意功能。您可以尝试MAX11300,来看看该器件能为您带来什么实际好处?
 
考虑以下情况。许多时候,设计者仍然需要低于地电势的电压以及真正的双极性能力。可能是用于传统的-10V工业信号,或者为了保留一定裕量,将放大器的负电源偏置到略低于地电势。或者用于传感器略微为负的电压。利用MAX11300可编程模拟IC,ADC和DAC提供真正的12位精度(±1LSB DNL和INL)。输入和输出可以为单极性或真正的双极性(±5V或0至-10V),以满足工业应用。由于许多最新的混合信号IC设计为单极性输入和输出,一般为地电势(0V)至3.3V或5V,双极性的灵活性尤其有利。
 
需要额外更多IO?没问题。您由于升级至新微控制器而需要3.3V至1.8V电平转换器?完全搞定。需要差分输入ADC来测量检流电阻?可编程模拟器件也完全支持。
 
实际应用中的射频功率放大器(PA)控制
 
当今的电子系统中,系统检测和控制至关重要。射频(RF)基站就是最好的例子。由于环境条件和无线设备的数量不断变化,需要持续控制和监测基站内的功率晶体管,以优化电源效率。毫无疑问,您需要多个ADC、DAC以及模拟开关来动态实施系统监测。
 
检测电阻两端的高性能ADC能够高精度测量功率晶体管的栅-源电压以及通过的电流。也需要测量功率晶体管的温度,以确保未发生过热。晶体管过热时,需要快速连接对地开关,以防这些昂贵的功率晶体管热击穿和损坏。为实现最大效率,需要调整晶体管的栅极电压。
 
图1所示为RF基站应用。其中集成了外部电源、电流检测放大器、隔离和微控制器。仅使用一片可编程模拟IC——MAX11300——偏置和检测2级RF PA频分双工(FDD)和时分复用(TDD)。使用了Infineon? PTMA210152M 15W、两级PA,但也可使用任何相当的PA。
 
本例中,微控制器(或微处理器)与ADC及DAC持续通信,并使用多个查找表。MAX11300可快速实现测量内部或外部温度、更改DAC值所需的任何模拟功能,或者在200ns内闭合开关,以防功率晶体管热击穿。
 
现代化基站也需要功率管上的栅极负电压,例如DAC可输出负电压。MAX11300提供多种负输出电压范围(±5V或0至-10V)。 
 
 
 
图1.参考设计(MAXREFDES39#)原理图,偏置和监测基站中的射频功率放大器。为增加通用性,MAX11300配置为6个单端ADC、4个DAC、2个开关和2个通用输出(GPO)。
 
通过控制和监测提高系统可靠性
 
当今的系统需要保证99.999%(或更高)时间的正常运行,有时也称为5个9。这意味着系统几乎保证时刻运行,无论是炼油厂、汽车生产线还是食品加工厂。
 
所以,问题在于真实的系统可靠性。设计者必须第一时间知道特定的分立式元件是否工作异常,例如电阻、电感、电容或IC。在元件或IC失效之前,及时捕获这些状态,就能够实现更长的工作时间、更高的工厂产量、更高的系统可靠性,并取得最终用户的欢心。
 
图2所示为详细的常见控制和监测(或系统辅助功能)诊断功能,确保系统的电源电压和温度均工作在最佳范围。如果没有这样的诊断功能,产品可能在现场失效或发生间歇性故障。  
 
 
 
图2.采用MAX11300可编程混合信号I/O器件的控制和监测示例。本例监测和控制一对外部电流检测放大器、电位计、风扇、温度二极管,以及一对用于I2C时钟和数据线的电平转换器。
 
从图2中的左上部开始顺时针方向,顶部的4个端口作为I2C接口的数字I/O。传感器的5V时钟(SCL)和数据线(SDA)被转换至系统控制器的3.3V逻辑电平。时钟信号为单向,数据线为双向,可用于读和写操作。 
 
其中一个DAC用于编程产生至负载的模拟电压输出。本例中,选择的是4–20mA输出环路。其中一个ADC通道用于检查DAC电压是否符合预期。也在外部通过RS和MAX44285电流检测放大器检查电流。然后将MAX44285输出反馈至另一个集成ADC。这就形成完整的控制环路。 
 
4个端口组成一对模拟开关和数字控制线。其下是类似的电流驱动和ADC配置,以测量和控制电流。本例中,DAC连接至晶体管,使用MAX44285双通道放大器的第二个通道。 
 
图2中左侧为温度传感器和风扇的温度控制。在其上方,利用另一个ADC通道测量偏置在10V和地电势之间的电位计。
 
当今的微控制器中也集成了MAX11300内的部分功能电路。然而,许多客户仍然使用多个分立式ADC、DAC、温度传感器和开关,因为他们不希望增加微控制器负担。在这种情况下,客户更希望微控制器连续执行其处理程序,而不是花费任何时间周期执行系统监测功能。在此类应用中,外部系统监测IC可实现效率更高的系统。 
 
通用性强,但并不是灵丹妙药
 
MAX11300可编程模拟IC具有相当大的设计灵活性,但我们需要客观对待:器件并不能满足所有应用。由于ADC和DAC受限于12位,IC并不适合需要16或24位的仪器仪表或高精度电子秤。通常来说,12位DAC足以满足4–20mA模拟控制环路,但有的设计者更喜欢使用16位。
 
该可编程模拟芯片并不能代替模拟厂商的数以百计的放大器和开关,仍然需要输入缓冲器和外部信号调理。在很多时候仍然需要外部多路复用器/开关,取决于信号链中复用器、放大器及ADC的配置。如果使用MAX11300的集成方法可满足要求,那么输入和输出阻抗等技术指标将起决定作用。确定这些设计决策正是模拟设计“魔法”的魅力所在。 
 
总结
 
硬件设计公司往往寻求在新应用中重用已有设计。通过使用可编程模拟器件,设计者能够使单种器件和可配置电路满足多种不同的需求。同时,如果一种可编程模拟器件具备10至20种不同模拟元件的功能,硬件公司的采购团队将不得不进行一番调研。可编程模拟器件也意味着不一定非得是模拟专家才能进行系统设计。可将MAX11300看做是FPGA、处理器和ASIC等复杂数字器件周围的“模拟集中器”。结合可编程模拟能力与FPGA及处理器的灵活性,可大幅扩展系统的使用范围。
 
可编程模拟器件并不能代替所有模拟功能,但MAX11300的拖曳式GUI能够快速配置IC,将全部20个端口保存至位流,可从FPGA、微控制器或处理器快速装载。这就为设计者节省大量电路板空间和成本,增加了系统辅助功能、控制和测量、功率放大器控制环路等应用的灵活性和配置能力。
关键字:模拟 编辑:冀凯 引用地址:利用一颗可编程模拟IC取代数十颗芯片

上一篇:对速度的需求:设计效率策略
下一篇:解密:TI模拟的竞争力究竟源于何处

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 21:03

凌力尔特模拟数字转换器提供148dB动态范围
凌力尔特(Linear)宣布推出一款超高精准度的32位逐次渐近缓存器型(SAR)模拟数字转换器(ADC) LTC2500-32。 此模拟数字转换器为一因应精准测量应用的新型和可行方法,该组件将凌力尔特SAR ADC架构的高准确度和速度与弹性的整合化数字滤波器结合,以优化系统讯号带宽并放宽模拟抗混迭滤波器要求。 LTC2500-32 同时提供两个输出,一个经数字滤波的32位低噪声输出,该输出实现了高达148dB的动态范围。 一个32位1Msps无延迟输出,该输出由一个超范围检测位、一个表示输入电压差的24位代码和一个表示共模输入电压的7 位代码组成。 无延迟输出在本质上与数字滤波输出是完美匹配的,因此在需要使用附加较快速ADC与一个
[半导体设计/制造]
利用一颗可编程模拟IC取代数十颗芯片
如同当今半导体行业内几乎所有事情一样,硬件系统设计师也正在极力做到少花钱多办事。当您增加新的单功能集成电路(IC)时,您需要花费时间进行评估、阅读新数据资料,甚至寻求IC厂商的支持。每种器件都需要采购、库存、建立产品编号以及执行附加审核和运作。所有这些时间、劳力以及库存空间加起来,维持一种新IC所需的费用通常在大约$600至$800/年。 一般普遍认为,您可重用的设计越多,上市时间就越快;同时也将把成本、风险以及设计复杂度降至最低。本文中,我们讨论可编程模拟器件,包括其工作原理以及对设计者的好处。我们希望 好处多多! 有效的重用设计最大程度缩短上市时间 作为IC系统设计师,您会将什么放在理
[模拟电子]
利用一颗可编程<font color='red'>模拟</font>IC取代数十颗芯片
外媒:Diodes接管安森美南波特兰8英寸模拟芯片晶圆厂
Diodes已完成收购安森美位于缅因州南波特兰的晶圆制造设施(SPFAB)和业务的交易。 据Evertiq周一(6日)报道,Diodes的目标是整合南波特兰的设施和晶圆厂的运营,包括将SPFAB的员工转移到Diodes。作为多年晶圆供应协议的一部分,该公司还将继续在SPFAB生产安森美的产品,安森美将在此同时完成生产转移工作。 Diodes董事长、总裁兼首席执行官Lu Keh-Shew Lu在新闻发布会上说:“我们很高兴能成功完成这笔交易,这符合我们在未来几年实现显著营收和毛利增长的战略目标。”“首先,我想欢迎SPFAB的员工加入Diodes家族。该团队卓越的工程能力和技能将支持我们的技术和运营性能预期。” 首席执行官继续表示,S
[手机便携]
模拟芯片厂商盈利持续上升,车用工业市场需求旺
集微网消息,据海外媒体报道,半导体景气好转,富国银行(Wells Fargo)乐观表示,芯片业已经开始复兴,模拟芯片(analog chip)表现尤为傲人。 巴伦(Barronˋs)25日报导,富国芯片分析师David Wong报告称,芯片业复兴潮启动,模拟芯片表现尤佳,代表性企业的财报都交出好成绩。9月份为止当季,10家模拟芯片公司中有8家财报出现季增,增幅在3~15%之间,包括德州仪器、英飞凌(Infineon)、意法半导体(STMicroelectronics)、Microsemi、安森美半导体(ON Semiconductor)、Intersil、Monolithic、Analog Devices。 9家能直接计算内生性成
[手机便携]
一种宽输入范围的Gillbert模拟乘法器设计
引言 在集成电路系统中,模拟乘法器在信号调制解调、鉴相、频率转换、自动增益控制和功率因数校正控制等许多方面有着非常广泛的应用。实现模拟乘法器的方法有很多,按采用的工艺不同,可以分为三极管乘法器和CMOS乘法器。 CMOS模拟乘法器的工作原理有三种:基于MOS管在饱和区工作时的平方法则,这种模拟乘法器性能好,但结构复杂;基于MOS管在线性区工作时的电流电压法则,这种模拟乘法器比较适宜低压运用;采用Gillbert单元实现的模拟乘法器。本文详细分析了采用Gillbert单元实现的模拟乘法器的原理,对其进行了改进,使它能拥有更低的工作电压和更大的输入范围。 基本电路原理 简单的Gillbert单元CMOS模拟乘法器如图1所示
[模拟电子]
电视数字化时间表出台 2015年停播模拟电视
随着2003年已经启动的广播电视数字化的推进,我国将在2005年开展数字卫星直播业务,2008年全面推广地面数字电视,2015年停止模拟电视播出,实现数字广播电视有线、卫星和无线的全国覆盖。   广电总局21日在其举办的“二十一世纪广电传媒高峰论坛”上宣布了这一雄心勃勃的“数字化”发展计划。   广电总局负责人说,实现用户接收环节从模拟向数字的整体转换,是我国广播电视数字化的关键,解决这个关键的途径是免费为用户配置数字机顶盒。   据介绍,采用数字技术后,百姓家庭电视机可以看到DVD般清晰的电视图像,享受到电影院的音响效果等。
[家用电子]
电视数字化时间表出台 2015年停播<font color='red'>模拟</font>电视
简单的模拟触控开关电路设计
1、工作原理   如下图,是利用晶体三极管开关特性的简易模拟触摸形状电路。   当接通电源时,VTl-VT4均处于截止状态,继电器线圈中无电流通过,继电器常开触点断开,发光二极管VD2不亮。当用手指触摸一下“开”开关,电源经手指电阻(约几百至几千欧),R2注入VT3基极,复合管VT3、VT4导通,继电器线圈中有电流通过,常开触点闭合,VD2亮。由于常开开关闭合,R3接入VT3基极回路,手指离开电极后,VT3、VT4仍能保持导通状态。需要熄灭时,可以摸一下“关”电极片,由于正电源经手指电阻、Rl注入VT1基极,VT1、VT2导通,VT1、VT2的集电极电位下降。   即VT3的基极电位下降,VT3、VT4由导通状
[模拟电子]
简单的<font color='red'>模拟</font>触控开关电路设计
51单片机普通IO口模拟串口源程序
大家放心用,但是你们程序要好好看看,容易中断冲突,现在我们也在解决中,接收和发送字符串的程序有需要的邮箱给你们发送过去 东西是好东西,我们遇到了中断问题,有点麻烦,数据采集上来后用模拟串口挂到485总线,向一个控制单片机发送数据,用12864显示,但是控制单片机的串口通信的中断和模拟串口中断冲突,上位机和下位机没有办法通信,今天下午实在没有办法了,又做了一块单片机最小系统,让采集板上的数据之间和这块最小系统板进行通信12864上显示,现在还没有想到好的解决办法,等解决之后再告诉大家,还有就是接受字符串的时候,先进行解包,再进行标识位检测,这个程序发程序的方法是一个一个字符发送的,接收的时候要先放进数组里面,要是有需要的可以单独联系
[单片机]
小广播
最新模拟电子文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved