Entwickler können digitale Regelschleifen mit maximalem Dynamikbereich und geringster Latenz realisieren und die Leistungsaufnahme um bis zu 65 % senken

Dallas (Texas/USA), den 9. Juni 2021 – Texas Instruments (TI) (Nasdaq: TXN) hat sein Portfolio an schnellen Datenwandlern heute um eine breit gefächerte, neue Familie von Analog-Digital-Wandlern (ADCs) nach dem SAR-Prinzip (Successive-Approximation Register) erweitert, die für die hochpräzise Datenwandlung in industriellen Designs geeignet sind. Die ADC3660-Familie punktet mit einem klassenbesten Dynamikbereich bei minimalem Stromverbrauch und besteht aus insgesamt acht SAR-ADCs mit Auflösungen von 14, 16 und 18 Bit sowie Abtastraten zwischen 10 und 125 MSPS. Dies hilft Designern, die Signalauflösung zu steigern, die Batterielebensdauer zu verlängern und die Absicherung des Systems zu verbessern. Weitere Informationen über die ADC3660-Familie finden Sie auf www.ti.com/ADC3660family-pr.

Durch höhere Genauigkeit bei der schnellen Datenerfassung wird dem wachsenden Bedarf an Echtzeitsteuerung in industriellen Systemen Rechnung getragen. In einer schnellen digitalen Regelschleife ist der ADC Bestandteil eines komplexen Systems, das auf schnelle Spannungs- oder Stromänderungen reagieren muss, um kostspielige Schäden an wichtigen Bauteilen von Power-Management-Systemen zu verhindern. Je größer die Zahl der datenintensiven Aufgaben in industriellen Systemen wird, umso mehr kommt es darauf an, dass das System schnelle Entscheidungen fällt, um Funktionsstörungen abzuwenden. Hieraus wiederum resultiert die Forderung nach größerer Genauigkeit im Verbund mit höherer Geschwindigkeit.

Schutz industrieller Systeme durch reaktionsschnellere digitale Regelschleifen

Verglichen mit konkurrierenden, ähnlich schnellen Bauelementen zeichnet sich die ADC3660-Familie durch eine um bis zu 80 % geringere Latenz aus. Zum Beispiel können Systemdesigner mit dem zweikanaligen ADC3664 (14 Bit, 125 MSPS) eine Latenz von einer Taktperiode (8 ns) erzielen. Dank dieser extrem geringen Latenz der Familie lassen sich schnellste digitale Regelschleifen realisieren, die in einer Vielzahl industrieller Systeme eine genauere Überwachung von Spannungs- und Stromspitzen samt den daraus resultierenden Reaktionen realisieren, was in Anwendungen wie etwa Halbleiter-Fertigungssystemen zu einer genaueren Werkzeugsteuerung führt.

Branchenführende Rauscheigenschaften bei niedrigster Leistungsaufnahme

Bislang waren Designer bei der Entwicklung industrieller Systeme vor die Wahl zwischen ausgezeichneten Rauscheigenschaften und geringem Stromverbrauch gestellt – eine überaus schwierige Entscheidung beim Design batteriebetriebener Applikationen, die eine präzise Datenerfassung erfordern. Bei der ADC3660-Familie ist diese Abwägung nicht erforderlich. Zum Beispiel verbessert der ADC3683, der industrieweit schnellste 18-Bit-ADC mit 65 MSPS, die Rauscheigenschaften in schmalbandigen Anwendungen wie etwa portablen Funkgeräten für die Rüstungstechnik, indem er einen Signal-Rauschabstand (SNR) von 84,2 dB und eine spektrale Rauschdichte von -160 dBFS/Hz mit einer geringen Leistungsaufnahme von nur 94 mW pro Kanal verbindet. Mit einer Leistungsaufnahme von insgesamt 36 mW trägt der ADC3541 (14-Bit, 10 MSPS) zur Vereinfachung des Wärmemanagements und zur Verlängerung der Batterielebensdauer in Anwendungen wie etwa GPS-Empfängern oder Handheld-Elektronik bei, in denen es besonders auf einen geringen Stromverbrauch ankommt. Der ADC3660 (16 Bit, 65 MSPS) wiederum kommt auf einen SNR von 82 dBFS, womit sich beispielsweise die Bildauflösung in Sonar-Anwendungen verbessern lässt, während sich die Leistungsaufnahme gegenüber vergleichbaren Bauelementen um 65 % auf 71 mW pro Kanal reduziert. In dem Video „Increasing signal detection capability in industrial applications” erfahren Sie mehr darüber, wie die Rauscheigenschaften der Familie zu mehr Genauigkeit und höherer Bildauflösung beitragen.

Integrierte Features und höhere Abtastraten verringern die Designkomplexität

Die hohen Abtastfrequenzen und integrierten Features der ADC3660-Familie helfen Designern, in ihren Systemen mit weniger Bauelementen auszukommen. Zum Beispiel ist die Abtastrate des ADC3683 bei doppelter Kanaldichte viermal höher als die des nächstplatzierten konkurrierenden Bausteins, sodass es möglich ist, durch Oversampling den Abstand zwischen Oberschwingungen und Nutzsignal zu vergrößern. Deshalb reicht ein weniger komplexer Anti-Alias-Filter aus, und der Bauteileaufwand verringert sich um bis zu 75 %.

Zu den weiteren Features der Familie, die zur Reduzierung der Komplexität beitragen, gehören chipintegrierte Dezimations-Optionen, mit deren Hilfe sich unerwünschtes Rauschen und Oberschwingungen aus dem System entfernen lässt, während sich der SNR und der störungsfreie Dynamikbereich um bis zu 15 dB verbessern. Diese Dezimations-Optionen sowie die CMOS-Schnittstelle bieten Designern die Möglichkeit, die ADCs anstelle von FPGAs zusammen mit Arm®-basierten Prozessoren oder digitalen Signalprozessoren einzusetzen, was zur Senkung der Systemkosten beiträgt.

Ein integrierter digitaler Abwärtswandler mit einem komplexen, numerisch gesteuerten Oszillator reduziert ferner den Umfang der benötigten Prozessor-Ressourcen. Mehr hierüber finden Sie in einem Artikel des Analog Design Journal mit dem Titel: „How to simplify AFE filtering via high-speed ADCs with internal digital filters”.

Gehäuse, Verfügbarkeit und Preise

Die Bausteine ADC3563, ADC3583, ADC3643, ADC3660, ADC3663, ADC3664 und ADC3683 sind jetzt bei TI in einem WQFN-Gehäuse (very thin quad flat no-lead) mit Maßen von 5 mm x 5 mm lieferbar. Vorserien-Versionen des ADC3541 gibt es ab sofort ausschließlich auf TI.com, während der Beginn der Massenfertigung für das erste Quartal 2022 angesetzt ist. Evaluierungsmodule sind bei TI für 249,- US-Dollar erhältlich. Auf TI.com besteht ebenfalls die Wahlmöglichkeit zwischen mehreren Zahlungs- und Kreditlinien-Optionen sowie schnellen und zuverlässigen Versandmöglichkeiten.

Über Texas Instruments

Texas Instruments Incorporated (Nasdaq: TXN) ist ein globales Halbleiterunternehmen. Wir entwickeln, produzieren, testen und verkaufen analoge und integrierte Halbleiter für Industrieanwendungen, die Automobilindustrie, Unterhaltungselektronik, Kommunikationstechnik sowie Unternehmenssysteme. Wir arbeiten mit Leidenschaft daran, Elektronik mithilfe von Halbleitertechnologie erschwinglich und dadurch die Welt besser zu machen. Diese Einstellung leben wir jeden Tag: Mit jedem Innovationszyklus wird unsere Technologie noch platzsparender, effizienter, zuverlässiger und erschwinglicher, sodass Halbleiter überall in der Elektronik eingesetzt werden können. Dies verstehen wir unter technischem Fortschritt, und so arbeiten wir bereits seit Jahrzehnten. Erfahren Sie mehr auf TI.com.

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