Tools der nächsten Generation
Entwickeln analoger Schaltungen im digitalen Zeitalter
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Moderne Technik für die Filterentwicklung
Das beschriebene Verfahren bei der Entwicklung von Analogfiltern dürfte vielen bekannt sein, aber die heutige Realität sieht dank der Verfügbarkeit von Softwaretools wie dem Analog Filter Wizard von Analog Devices ganz anders aus. Diese Software ermöglicht die vollständige Automatisierung der Filterentwicklung von der Auswahl der initialen Filterschaltung bis hin zum Prototyping in der Praxis. Nachdem der Entwickler eine erste Filterauswahl – Tiefpass, Hochpass oder Bandpass – getroffen hat, gibt er nur noch die Filterspezifikationen ein. Am Bildschirm erfolgt dann eine visuelle Darstellung des Filterfrequenzgangs (Bild 2).
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Für weitere Anpassungen müssen Schaltungsentwickler lediglich die Spezifikationswerte erneut eingeben und/oder einen Schieberegler bewegen. Die grafische Ausgabe wird dynamisch an die geänderten Eingaben angepasst.
Nachdem die gewünschte Frequenzkurve bestimmt wurde, zeigt das Tool automatisch die Schaltung an, mit der diese Frequenzkurve erzielt wird (Bild 3). Der Entwickler muss die Übertragungsfunktionen nicht manuell mit den Tabellen der verschiedenen Filtertypen abgleichen.
Sogar die Werte der Schaltungskomponenten werden vom Analog Filter Wizard berechnet. Das Softwaretool liefert nicht einfach nur die »ideale« Schaltung, sondern gibt dem Schaltungsentwickler auch die Möglichkeit, Komponententoleranzen anzugeben, sodass er einen Eindruck von der »realen« Funktionsweise der Schaltung gewinnen kann. Zudem liefert das Softwaretool voll funktionsfähige SPICE-Dateien, die kein Debugging erfordern und mit denen sich die Auswirkungen von Temperatur und Spannung schnell und einfach simulieren lassen.
Hardware-Tools der nächsten Generation
Abgesehen von den erheblichen Verbesserungen bei der Software ist auch der Fortschritt bei den verfügbaren Hardware Tools beeindruckend. Bislang mussten Entwickler analoger Schaltungen ihre Schaltungen im Labor aufbauen, da die benötigten Messgeräte wie z.B. eine separate Stromversorgung, ein Oszilloskop und ein Signalgenerator unhandlich und nur begrenzt transportabel sind. Wenn die Messgeräte an eine Schaltung angeschlossen sind, entsteht schnell ein unübersichtliches Gewirr von Kabeln und Tastköpfen, das die Fehlersuche erschwert.
Inzwischen kann dieser komplizierte Messaufbau durch ein einziges USB-Gerät – das Digilent Analog Discovery 2 – ersetzt werden, das die Funktionen eines Oszilloskops, eines Signalgenerators und eines Netzteils in einem handlichen Gerät vereint. Entwickler benötigen jetzt nur noch einen PC, um analoge Schaltungen schnell in Betrieb zu nehmen und ihre Funktion zu bewerten, sodass sie möglicherweise überhaupt nicht mehr in ein Labor gehen müssen. Bei komplexeren Schaltungen kann es sein, dass ein speziell eingerichtetes Messlabor erforderlich ist, aber für viele Analogschaltungen ist der Ansatz von Digilent ideal.
Der Autor
Mark Patrick
ist als Technical Marketing Manager für EMEA bei Mouser Electronics für die Erstellung und Verbreitung technischer Beiträge verantwortlich. Bevor er das technische Marketingteam leitete, war Patrick Teil des EMEA-Lieferanten-Marketingteams und spielte eine wichtige Rolle beim Aufbau und der Entwicklung von Beziehungen zu wichtigen Fertigungspartnern. Neben einer Vielzahl von technischen und Marketingpositionen war er zuvor acht Jahre bei Texas Instruments im Anwendungssupport und im technischen Vertrieb tätig. Patrik hat sein Elektrotechnikstudium an der Universität Coventry mit Auszeichnung abgeschlossen.
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