ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ETNdigi-superbanner
2026  # megabox

IN FOCUS

3D-piirit pakottavat suunnittelun huomioimaan lämmön, tehon ja mekaniikan

3D-IC-arkkitehtuureihin siirtyville suunnittelutiimeille suorituskyvyn ja luotettavuuden jatkuva parantaminen tuo mukanaan tuttuja mutta yhä monimutkaisempia haasteita: miten hallitaan tehonkulutusta, poistetaan lämpöä ja otetaan huomioon erilaisten fysikaalisten ilmiöiden monimutkainen vuorovaikutus pinotuissa rakenteissa?

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
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

ETN

Oct Nov # TME square
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
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

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.

MORE NEWS

60 gigahertsin tutkat voidaan testata ilman mittauskammiota

Millimetriaaltotutkien tuotantotestaus voi jatkossa onnistua ilman suuria ja kalliita kaiuttomia mittauskammioita. Japanilaiset Anritsu ja Candox Systems ovat osoittaneet, että 60 gigahertsin tutkien mittaukset voidaan tehdä lähikenttäanturilla siten, että tulokset vastaavat riittävän hyvin virallisissa hyväksyntätesteissä käytettäviä kaukokenttämittauksia.

Yksi verkkopyyntö voi riittää palvelimen kaappaamiseen

Kahdesta kriittisestä PHP-haavoittuvuudesta voi muodostua vakava uhka valtavalle määrälle verkkosivustoja ja verkkokauppoja. PHP2Shell-nimellä tunnetut haavoittuvuudet saattavat mahdollistaa palvelimen kaappaamisen yhdellä verkkopyynnöllä ilman käyttäjätunnuksia tai salasanaa. Korjauspäivitykset on jo julkaistu, mutta suuri määrä palvelimia käyttää edelleen vanhoja PHP-versioita.

Nokian Hotard: Tekoälyverkkojen kysyntä ylittää jo tarjonnan

Toimitusjohtaja Justin Hotard ei usko tekoälyinfrastruktuurin kysynnän jäävän lyhytaikaiseksi kasvupiikiksi. Nokian myynti tekoäly- ja pilviasiakkaille kasvoi kolmannella neljänneksellä 123 prosenttia. Yhtiö ennustaa optisten verkkojen ja IP-verkkojen yhteenlasketun liiketoiminnan kasvavan ensi vuonna jopa 30 prosenttia.

Lovable vie vibekoodauksen yritysten omiin pilviin

Ruotsalainen AI-yhtiö Lovable haluaa tehdä vibekoodauksesta yritysten tuotantokelpoisen ohjelmistokehityksen työkalun. Uuden Deploy on AWS -ratkaisun avulla tekoälyllä luodut sovellukset voidaan ajaa yrityksen omassa pilviympäristössä. Ensimmäisten suurasiakkaiden joukossa on Deutsche Telekom.

Donut Labin kylmätestissä kovat tulokset

Donut Labin kiinteän elektrolyytin akku säilytti lähes 97 prosenttia kapasiteetistaan 30 asteen pakkasessa. VTT tekemässä testissä tulos saavutettiin ilman akun eristystä, lämmitystä tai aktiivista lämmönhallintaa. Tulos jää hieman CES-messuilla luvatusta 99 prosentista, mutta on poikkeuksellisen hyvä verrattuna perinteisiin litiumioniakkuihin.

Nokia lyhentää piirisuunnittelun kuukausista päiviin tekoälyllä

Nokia ottaa käyttöön Cadencen tekoälyagentteihin perustuvan suunnitteluympäristön, jonka avulla monimutkaisia piirisuunnittelun ja analyysin työvaiheita voidaan nopeuttaa jopa viisinkertaisesti. Cadencen mukaan aiemmin kuukausia vaatineita suunnittelukierroksia voidaan lyhentää päiviin.

Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön

Murata on kehittänyt maailman pienimmäksi kutsumansa NTC-termistorin. Uuden NCU01-sarjan komponentin mitat ovat vain 0,25 × 0,125 millimetriä. Niin pientä anturia on jo vaikea erottaa paljaalla silmällä.

Komponenttikauppa käy kuumana – Digikey kasvaa ja investoi

Elektroniikkakomponenttien jakelija Digikey kertoo kasvavansa tänä vuonna yli 50 prosenttia. Voimakkaan kasvun jatkuessa yhtiö investoi seuraavien 18 kuukauden aikana 100 miljoonaa dollaria jakelukeskuksensa kapasiteettiin ja automaatioon.

TI mittaa tekoälypalvelimen sähköhäiriöt nanosekunnin tarkkuudella

Tekoälypalvelimien GPU- ja prosessorikorttien tehonsyötössä voi esiintyä nanosekuntien mittaisia jännitehäiriöitä, jotka aiheuttavat toimintahäiriöitä ja pahimmillaan laitevikoja. Texas Instrumentsin uusi AD-muunnin tekee nämä häiriöt näkyviksi ja mahdollistaa niiden jatkuvan etävalvonnan.

600 megabittiä satelliitin sisällä

Satelliittien sisäinen tiedonsiirto vaatii nopeuden lisäksi poikkeuksellista luotettavuutta ja säteilynkestoa. STMicroelectronics on esitellyt uuden RHFLVDS42-vastaanotinpiirin, joka siirtää dataa jopa 600 megabitin sekuntinopeudella ja kestää avaruuden ankarat olosuhteet.

ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin

Brittiläinen CML Micro on julkistanut ISM-taajuusalueiden langattomiin laitteisiin tarkoitetun CMX90A002-tehovahvistimen. Uusi GaAs-pohjainen piiri tuottaa jopa 1,8 watin lähtötehon, ja sen kotelo vie 44 prosenttia vähemmän pinta-alaa kuin aiemmissa malleissa.

Tekoäly vauhdittaa piirisuunnittelun työkalumarkkinoita

Piirisuunnittelun työkalumarkkinat jatkavat vahvaa kasvuaan. SEMIn tuoreiden lukujen mukaan elektronisen suunnittelun markkinat kasvoivat toisella vuosineljänneksellä 12,2 prosenttia 5,71 miljardiin dollariin. Kasvun taustalla vaikuttaa myös tekoäly, joka lisää sekä uusien piirien suunnittelutarvetta että suunnittelutyökalujen suorituskykyä.

Kalliit muistit ajavat halvat älypuhelimet ahdinkoon

Älypuhelinmarkkinat ovat ajautuneet jyrkkään laskuun muistipiirien ja tallennusmuistien kallistumisen vuoksi. Tutkimusyhtiö Omdian mukaan maailmanlaajuiset älypuhelintoimitukset supistuivat heinä–syyskuussa peräti 20 prosenttia vuodentakaisesta. Erityisen kovaa hintapaine iskee edullisiin puhelimiin, joiden valmistuksessa katteet ovat jo ennestään pieniä.

Vastamelutekniikka haastaa kännyköiden RF-suodattimet

Brittiläinen Forefront RF tuo matkapuhelimiin vastamelukuulokkeista tutun periaatteen. Sen uusi RF-piiri muodostaa lähettimestä vastaanottimeen vuotavasta signaalista vastakkaisvaiheisen kopion, joka kumoaa häiriön. Näin useita kiinteitä RF-dupleksereita voidaan korvata yhdellä säädettävällä moduulilla.

Elektrobit vähentää käsityötä autojen ECU-koodissa

Elektrobit ja amerikkalainen Microchip Technology ryhtyvät yhteistyöhön autojen ECU-ohjainyksiköiden ohjelmistokehityksen nopeuttamiseksi. Tavoitteena on vähentää AUTOSAR-ohjelmistojen integrointiin liittyvää käsityötä ja tarjota autonvalmistajille entistä valmiimpia ohjelmistoalustoja.

Google kehittää kevyempää virheenkorjausta kvanttilaskentaan

Kvanttitietokoneiden kehityksen suurimpia ongelmia on virheenkorjauksen vaatima valtava laskentakapasiteetti. Google on nyt osoittanut Willow-kvanttiprosessorillaan menetelmän, joka vähentää tiettyjen kvanttilaskennassa tarvittavien tilojen virheitä 40-kertaisesti. Tulos voi auttaa rakentamaan käytännössä hyödyllisiä kvanttitietokoneita nykyistä huomattavasti pienemmällä kubittimäärällä.

PCIe 7.0 yltää 128 gigasiirtoon sekunnissa – nyt yhteyksiä päästään testaamaan

Tekoälypalvelimien kasvava tiedonsiirtotarve vauhdittaa PCI Express -väylän kehitystä. Uusin PCIe 7.0 kaksinkertaistaa siirtonopeuden 128 gigasiirtoon sekunnissa kaistaa kohti. Keysight on nyt esitellyt testausratkaisun, jolla uuden sukupolven yhteyksiä voidaan analysoida ja niiden toimivuus varmistaa jo piirien kehitysvaiheessa.

Muistien hintaräjähdys romahdutti PC-kaupan

Tietokoneiden myyntikanaviin toimitetut määrät romahtivat kolmannella vuosineljänneksellä 22,4 prosenttia. Gartnerin mukaan syynä on ennen kaikkea muistien ja tallennuskomponenttien kallistuminen, joka on nostanut PC-koneiden hintoja. Apple selvisi markkinamyllerryksestä selvästi kilpailijoitaan paremmin.

Lisää PCIe-vauhtia tekoälypalvelimiin

Microchip tuo PCIe 6.0 -yhteydet entistä pienempiin ja vähemmän tehoa kuluttaviin järjestelmiin. Uusi Switchtec-kytkinpiiri tarjoaa jopa 64 PCIe-kaistaa ja 32 porttia tekoälypalvelimien ja reunalaskennan nopeaan tiedonsiirtoon.

Nyt pitää varoa jo 404-virheilmoituksiakin

Verkkosivuston 404-virheilmoitus on yleensä merkki siitä, ettei haettua sivua löydy. Nyt tietoturvayhtiö Check Pointin tutkijat ovat paljastaneet laajan tietojenkalasteluverkoston, jossa virheilmoituksia käytetään tarkoituksella huijaussivustojen piilottamiseen. Tutkimuksessa löytyi yli 10 000 verkostoon liittyvää verkkotunnusta.

2026  # mobox för megabox
Oct Nov   # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Reaaliaikainen moottorinsäätö irrotetaan prosessorin tehtävistä

ETN - Technical articleHumanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.

Lue lisää...

OPINION

Googlen jätti-investointi: aika on kypsä uudelle ydinvoimalle

Googlen 13 miljardin euron investointi Suomeen on valtava uutinen. Vielä suurempi uutinen saattaa kuitenkin olla se, mitä investointi kertoo Suomen sähköntarpeesta. Tekoäly tarvitsee sähköä. Paljon sähköä, tasaisesti ja ympäri vuorokauden.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • 60 gigahertsin tutkat voidaan testata ilman mittauskammiota
  • Yksi verkkopyyntö voi riittää palvelimen kaappaamiseen
  • Nokian Hotard: Tekoälyverkkojen kysyntä ylittää jo tarjonnan
  • Lovable vie vibekoodauksen yritysten omiin pilviin
  • Donut Labin kylmätestissä kovat tulokset

NEW PRODUCTS

  • Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön
  • 600 megabittiä satelliitin sisällä
  • ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin
  • Uusi anturi mittaa satojen ampeerien virtoja ilman mittausvastusta
  • Sama anturi mittaa korkeuden vuoristossa ja syvyyden veden alla
 
 

Section Tapet