ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
Oct # TME square

ETNtv

Watch ECF videos

 
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

 2022  # square  (4)
TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Tweet

TECHNICAL ARTICLES

Digitaalinen prosessointi tulee analogia- ja sekasignaalisuunnitteluihin

Tietoja
Kirjoittanut Richard York, Sulautettujen prosessorituotteiden johtaja, ARM
Julkaistu: 14.10.2013
  • Sulautetut

Analogia- ja sekasignaalipiireihin on lähivuosina tulossa merkittävä evoluutio. IoT, Internet of Things – jossa miljardit älykkäät esineet saavat IP-numeron ja liittyvät verkkoon – tuo valtavasti mahdollisuuksia laitteille ja järjestelmille, jotka aistivat, ohjaavat, vaikuttavat ja viestivät fyysisessä ja mitä analogisimmassa maailmassa, jossa elämme.

Richard York, ARMArtikkelin kirjoittaja Richard York nimitettiin ARM:n sulautettujen prosessorituotteiden johtajaksi joulukuussa 2007. Richard vastaa tiimistä, joka markkinoi ARM:n sulautettuja ja mikro-ohjaintuotteita mukaanlukien Cortex-M- ja Cortex-R -prosessoriperheet. Hän vastaa sulautettujen tuotteiden roadmapista.  Richard työskentelee tiiviisti ARM:n lisenssasiakkaiden ja näiden asiakkaiden kanssa tuote- ja markkinakehityksen parissa. Hän tuli ARM:n palvelukseen vuonna 1994 ja oli tiiviisti mukana alkuaikojen ARM-prosessorien suunnittelussa ennen kuin siirtyi markkinointitehtäviin vuonna 2000.

Toinen tärkeä koko elektroniikka-alan yhteisessä mielessä näkyvä trendi on sellaisten ratkaisujen tarjoaminen, jotka vähentävät tehonkulutusta ja lisäävät energiatehokkuutta järjestelmätasolla. Voisiko digitaalisen prosessoinnin tunkeutuminen analogiasuunnittelun esoteeriselle alueelle olla vastaus näihin strategisiin haasteisiin?

Analogiasuunnittelu tunnetaan mustana taiteena ja sen yhdistäminen digitaaliseen on hyvin kompleksinen prosessi sekasignaalisuuunnittelussa. Siitä on kuitenkin viime aikoina tullut paljon helpompaa. Yksi kehitysprosessia helpottanut ja nopeuttanut tekijä on sekasignaalisuunnittelun EDA-työkalujen kehittyminen niin, että suunnittelijat voivat suunnitella ja simuloida sekä analogista että digitaalista sekasignaalisuunnitteluissa yhtäaikaisesti. Aiemmin analogia- ja digitaaliosien suunnittelua ja simulointia on aina tehty enemmän tai vähemmän erillään, ja kun osat tuodaan yhteen samalle sirulle, suunnittelu ei välttämättä toimi ensimmäisellä kerralla. Uusien edistyneempien työkalujen ansiosta prosessi on lähes välitön sen sijaan, että prosessi veisi useita lisäviikkoja kehitysaikaa. Ja kun mukaan otetaan analogia-IP:n lisääntyvä kaupallinen tarjonta digitaalisten kirjastojen kera, on nopeiden ja tehokkaiden analogia- ja sekasignaalisuunnitteluiden tekeminen helpompaa ja nopeampaa kuin muutama voisi sitten oli edes mahdollista. Erityisesti tämä koskee tietenkin kokeneita suunnittelijoita.

Prosessointikapasiteetin sulauttaminen

Suunnitteluvuon edistyneet ominaisuudet tekevät digitaalisen prosessorin sulauttaminen analogia- tai sekasignaalisuunnitteluun yhä helpommaksi. Esimerkiksi 32-bittisen Cortex-M0 -prosessoriytimen lisääminen suunnitteluun ei juuri rankaise suunnittelijaa. Ydin toteutetaan vain 12 000 logiikkaportilla, joten sen osuus ympäröivän noin 10 kertaa suuremman analogiaosan rinnalla on lähes olematon. Siksi lisäkustannukset piialan kasvusta jäävät hyvin alhaisiksi.

Digitaalisen alijärjestelmän lisääminen parantaa lisäksi huomattavasti piirin testattavuutta. Tätä suurta etua ei ole vielä täysin ymmärretty. Digitaalisesta prosessorista tulee joustava moottori, jota voidaan käyttää kaikenlaisiin piiritesteihin ja kalibrointeihin sekasignaalijärjestelmäpiireillä. Tämä helpottaa analogiaelektroniikan validointia. Lisäksi järjestelmäintegraatio kasvaa, mikä alentaa lopputuotteen kustannuksia.

Mikro-ohjainta on ehkä jo aiemmin käytetty asiakassuunnittelussa analogia- tai sekasignaalipiirin rinnalla, joten analogiapiirien valmistaja on paljon paremmassa asemassa lisäämään intergraatioasetta. Aina näin ei käy: jotkut valmistajat haluavat käyttää digitaalista prosessoria piirin testaamiseen eivätkä välttämättä halua avata sitä asiakkaille jatkokehitystä varten. Kyse on joka tapauksessa lisäarvosta analogiapiirien valmistajalle. Ja pitää muistaa, että johtavat digitaalipiirejä kehittävät yritykset haluavat laajentaa digitaalisen prosessoinnin valikoimaansa analogiakomponenteilla.

Järjestelmän energiatehokkuuden parantaminen

Vaikka tämä uusi ja nouseva sekasignaalipiirien sukupolvi voi täyttää esineiden internetin vaatimukset, tärkeintä on että digitaalisen prosessorin sulauttaminen parantaa järjestelmän energiatehokkuutta ja suorityskykyä merkittävästi. Tämä johtaa suuriin säästöihin tehonkulutuksessa.

Miten digitaalinen voi sitten parantaa analogiakomponenttien ominaisuuksia järjestelmän tehonkulutuksen pienentämisen kannalta? Hyvin tärkeä esimerkki on moottorinohjaus, jossa tehoelektroniikka ja analogiaosat ovat erittäin kriittisiä. Digitaalisen prosessorin avulla moottorin nopeutta ja pyörimissuuntaa voidaan hallita paljon tarkemmin, millä päästään jopa 40 prosentin säästöön tehonkulutuksessa. Digitaalinen ei korvaa tai vie pois mitään analogiselta – se vain mahdollistaa sen, että digitaalinen ohjaus parantaa koko järjestelmän laatua.

Nämä edistyneet ominaisuudet yhdessä kasvaneiden integraatiomahdollisuuksien ja lisääntyneen toiminnallisuuden myötä tarkoittavat, että pienen ja tehokkaan digitaalisen prosessorin lisääminen suunnitteluun voi maksaa itsensä takaisin erittäin nopeasti. Tämä seurauksena markkinoille alkaa nyt tulla analogia- ja sekasignaalipiirejä, joille on integroitu digitaalista prosessointia. Sellainen on esimerkiksi Analog Devicesin sekasignaaliprosessori ADSP-CMS40X, jonka sisältämän Cortex-M4 -prosessorin avulla moottorikäyttöjä suunnittelevat voivat lisätä piireihinsä ominaisuuksia. Prosessori on tarkoitettu erityisesti teollisuuden energiatehokkaisiin sovelluksiin ja suunniteltu tuomaan tarkempaa moottorinohjausta moottorikäyttöihin, aurinkokennojen inverttereihin sekä servo-ohjauksiin.

Infineonin XMC4000-perheestä löytyy myös Cortex-M4 -prosessori. Tämäkin piiri on tarkoitettu parantamaan energiatehokkuutta teollisuussovelluksissa. Dialog Semiconductor puolestaan lisensoi vastikään Cortex-M0 -ytimen. Yhtiö aikoo käyttää ohjainta tehon- ja akkuhallinnassa älypuhelinten ja tablettien piireissä.

Tulevaisuus

Jo lähivuosina isoon osaan analogia- ja sekasignaalisuunnitteluja integroidaan suorituskykyinen digitaalinen alijärjestelmä ohjaamaan ja hallitsemaan koko järjestelmää. Lisäksi ohjelmistosuunnittelijat voivat lisätä omaa koodiaan suunnitteluun. Tärkeimmät sovellukset tulevat olemaan moottorinohjauksessa ja tehoelektroniikassa, joissa pääosa sovelluksista tänä päivänä on “tyhmiä”. Esimerkiksi moottoreissa digitaalisen älyn lisääminen voisi säästää valtavia määriä energiaa. Erään arvion mukaan sähkömoottorit kuluttavat 40 prosenttia maailman sähköenergiasta ja iso osa tästä kuluu teollisuuden moottoreissa. Analogisen pieni digitaalinen käsittely voisi pienentää tätä jalanjälkeä ja tuoda merkittäviä ympäristö- ja kustannusetuja.

Kun esineiden internetistä tulee tulevina vuosina todellisuutta ja vaatimukset tehonkulutuksen vähentämiseksi kasvavat, seuraavan sukupolven analogia- ja sekasignaalipiireissä yhdistetään todennäköisesti aistivaa ja käynnistävää “analogiaa reunalla” “digitaaliseen ytimeen”, joka ohjaa, tekee päätöksiä ja kommunikoi. Pitkälle integroitu ja digitaalisesti ohjattu analoginen järjestelmäpiiri, jonka avulla voidaan säästää 40 prosenttia teollisuusmoottorin sähkönkulutuksesta – tuli piiri sitten analogia- tai digitaalipiirien valmistajalta – on hyvin houkutteleva tekniikka, jolla on kaikki mahdollisuudet nousta hyvin halutuksi jo lähitulevaisuudessa.

back to top
MORE NEWS

Sotilaskäyttöön kehitetty läppäri kestää ”vähän enemmän”

Panasonic Mobile Solutions on esitellyt kovien olosuhteiden Toughbook-läppäristään 40 Military -version, joka on kehitetty erityisesti sotilasajoneuvoissa käytettäväksi. Laite on kehitetty yhdessä roda computer GmbH:n kanssa, joka on jo pitkään konfiguroinut ja mukauttanut Panasonicin laitteita erilaisiin sotilassovelluksiin.

Alihankinta keräsi hyvin väkeä

Tampereen Alihankinta-messut täytti tällä viikolla jo 35 vuotta. Kolmipäiväinen tapahtuma keräsi hyvin väkeä, kaikkiaan 16 925 kävijää. Luku ei ole aivan ennätysvuoden 2016 tasolla, mutta selkeä parannus vaisuun viime vuoteen.

Zuken tuo tekoälyn piirikortin reititykseen

Japanilainen Zuken tunnetaan piirilevyjen suunnittelun työkaluistaan. Nyt yritys on tuomassa tekoälyn asiakkaidensa käyttöön. Tämä tapahtuu kolmessa vaiheessa Zukenin CR-8000-työkaluissa.

Raspberry Pi saa odotetun 5-version

Raspberry Pi on suosituin kehittäjien yhden kortin tietokone, mutta nykyinen 4-sukupolvi on jo neljän vuoden ikäinen. Tämä ongelma poistuu lokakuussa. Raspberry Pi 5 saa jopa 2-3 kertaa enemmän suorituskykyä, kun prosessoriksi vaihtuu Broadcomin BCM2712.

Voiko johtava muovi tuoda riittävän EMI-suojauksen 5G-sovellukseen?

On monia esteitä, jotka on voitettava, jotta 5G tuo lupaamansa paremman suorituskyvyn ja tehokkuuden, antaa uusia käyttökokemuksia ja yhdistää uusia toimialoja. Yksi avain näiden lupausten täyttämiselle on ainutlaatuisten EMI-suojausmateriaalien ja -tekniikoiden kehittäminen, jotka mahdollistavat sähkömagneettisten häiriöiden onnistuneen hallinnan ja parantavat sähkömagneettista yhteensopivuutta.

16-bittisellä lisää tehoa moottorinohjaukseen

Renesas Electronics on julkistanut uuden jäseniä suosittuun RL78-mikro-ohjainten perheeseensä. 16-bittinen RL78/G24 tuo tähän asti suurimman suorituskyvyn RL78-perheen ohjaimiin.

Telia testaa jo uusinta RedCap-tekniikkaa

Telia on tehnyt Nokian ja MediaTekin kanssa kenttätestejä Suomessa 5G Reduced Capability -teknologialla eli RedCapilla. RedCap on IoT:n eli esineiden internetin uusin 5G-tekniikka, joka auttaa Telian asiakkaita hyödyntämään IoT:t entistä paremmin.

Nokia yllättää: tuo 5G-päätelaitteet teollisuuskäyttöön

Vuosituhannen alussa Nokia valmisti suuria määriä Tetra-viranomaispuhelimia, mutta tämä liiketoiminta myytiin vuonna 2005 ranskalaiselle EADS:lle. Nyt yhtiö yllättää tuomalla kovaa käyttöä kestävät 5G-päätelaitteet langattomiin verkkoihin teollisissa ympäristöissä, kuten satamissa, kaivoksissa, kemianlaitoksissa ja öljynporauslautoilla.

Tamperelainen Radientum Nordicin eliittikumppaniksi

Tamperelainen Radientum tunnetaan antennien ja RF-suunnittelun työkaluistaan. Nyt yhtiö on päässyt mukaan Nordic Semiconductorin eliittikumppaniksi eli Elite Desing Partners -listalle.

Laser nostaa prosessorin datalinkin viisinkertaiseksi

Kupari on jo kauan sitten korvattu kuidulla verkkoyhteyksissä. Nyt ruotsalaisen Svers Semiconductorsin tytäryhtiö Sivers Photonics aikoo esitellä ECOC-messuilla Glasgow´ssa optista piiriä, joka yltää 4 terabitin datanopeuteen 8 eri aallonpituudella.

Microchip toi I3C-väylän pienelle ohjaimelle

Jo iäkkäät I2C- ja SPI-väylät ovat korvautumassa nopeammalla I3C-anturiväylällä monissa pienissä laitteissa. Microchip on nyt kehittänyt markkinoiden ensimmäisen pienen nastamäärän ohjainpiirin, joka tukee I3C-väylää.

Simulink osaa nyt analysoida bugeja lennossa

MathWorks on julkistanut vuoden toiset päivitykset sekä Matlabiin että Simulinkiin. Uusi 2023b-julkaisu esittelee kaksi tuotetta ja useita merkittäviä päivityksiä, joilla suunnittelijoiden työtä voidaan tehostaa ja virtaviivaistaa.

Demo osoittaa: universaaliprosessori on askeleen lähempänä

Tachyum on yritys, joka kehittää universaaliprosessoria. Siis suoritinta, joka kykenee ajamaan kaikkia eri käskykantoja samalla raudalla. Prodigy-prosessorin pitäisi tulla markkinoille ensi vuonna.

Renesas yhdistää AI- ja mikro-ohjainkehityksen

Mikro-ohjainmarkkinoiden kärkeen kuuluva Renesas aikoo mahdollistaa sen, että mikro-ohjainten kehittäjät pääsevät samoilla työkaluilla kiinni myös tekoälytoimintojen kehittämiseen. Yhti sanoo luoneensa rajapinnat Reality AI Tools -työkalujen ja e2 studio -kehitysympäristönsä välille.

Ericsson: mobiiliverkkoja ajetaan pian pilvessä

Mobiiliverkot eivät ole entisen kaltaisia. Aiemmin kyse oli valmistajakohtaisista suljetuista ratkaisuista, nyt verkkoja halutaan toteuttaa eri valmistajien komponenteilla ja ohjelmistoilla. Ericsson sanoo saavuttaneensa tärkeän virstanpylvään tulevaisuuden avoimissa verkoissa.

Nokia tarjoaa ”verkkoa koodina” – siis mitä?

Nokia on julkistanut uuden alustan, jolle on annettu nimeksi Networks as Code. Alustan tavoitteena on nopeuttaa sitä, miten operaattorit voivat muuttaa verkon ominaisuuksia liikevaihtoa kerryttäviksi tuotteiksi. Mistä siis on kyse?

UWB:llä voi paikantaa 1,4 millimetrin tarkkuudella

Monissa sovelluksissa olisi käyttöä äärimmäisen tarkalle paikannukselle. Toinen tärkeä ominaisuus olisi erittäin pieni virrankulutus. Belgialainen mikroelektroniikan tutkimuskeskus IMEC esitteli VLSI Technology Symposiumissa impulssiradion, joka vastaa molempiin vaatimuksiin komeasti.

Auton moottorinohjaus yhdellä kortilla

Saksalaisen Rutronikin System Solutions -suunnitteluyksikkö on esitellyt uuden kehityskortin autojen pienikokoisille moottorin ohjausyksiköille. RDK4-kortti on odotettu laajennus yhtiön kanta- ja sovitinkorttivalikoimaan.

Aurinkosähkön ja akkujen hinta on romahtanut 10 vuodessa

Berliinissä sijaitseva tieteellinen ajatushautomo Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) on julkaissut Energy Research & Social Science -lehdessä tutkimuksen, jonka perusteella aurinkosähkön hinta on laskenut 87 prosenttia ja akustojen 85 prosenttia viimeisen vuosikymmenen aikana.

Innokas Medical on nyt vain Innokas

Lääketieteen laite- ja sovelluskehityksen palveluita tarjoavat 200 kehittäjän Innokas Medical haluaa laajentua myös muille sulautetun kehityksen alueille. Tätä varten yhtiö uudelleenbrändää itsensä ytimekkäällä nimellä Innokas.

37 38 39 40  # pc-box
2023 # 50 år pc-box
 2022  # mobilbox
22/8 34 35 36 37 38 39 # pcbway klar
37 38 39 40 # mobilbox
2023 # 50 år mobilbox
Oct # mobilbox
TMSNet  advertisement
ALWAYS # ETNdigi nysbrev

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Voiko johtava muovi tuoda riittävän EMI-suojauksen 5G-sovellukseen?

On monia esteitä, jotka on voitettava, jotta 5G tuo lupaamansa paremman suorituskyvyn ja tehokkuuden, antaa uusia käyttökokemuksia ja yhdistää uusia toimialoja. Yksi avain näiden lupausten täyttämiselle on ainutlaatuisten EMI-suojausmateriaalien ja -tekniikoiden kehittäminen, jotka mahdollistavat sähkömagneettisten häiriöiden onnistuneen hallinnan ja parantavat sähkömagneettista yhteensopivuutta.

Lue lisää...

OPINION

Kolme tapaa pidentää tietokoneiden käyttöikää

Ilmastokriisin ratkaiseminen edellyttää teknologian käyttöiän pidentämistä ja laitteiden kierrättämistä jatkuvan uusien laitteiden ostelun ja pois heittämisen sijaan, kirjoittaa Panasonic TOUGHBOOKin Pohjoismaiden maajohtaja Stefan Lindau.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • GOODRAM-keskusmuistit teollisuudelle
  • Sotilaskäyttöön kehitetty läppäri kestää ”vähän enemmän”
  • Alihankinta keräsi hyvin väkeä
  • Zuken tuo tekoälyn piirikortin reititykseen
  • Raspberry Pi saa odotetun 5-version

NEW PRODUCTS

  • Sotilaskäyttöön kehitetty läppäri kestää ”vähän enemmän”
  • USB ja Bluetooth samassa pienessä paketissa
  • 65 wattia tehoa useammasta USB-portista
  • Markkinoiden suosituin korttitietokone nyt Mouserilta
  • Tähän asti tarkin anturi sähköautojen akustoihin
 

NEWSFLASH

Tweets by ETN_fi
 

Section Tapet