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32-Bit RX-MCUs

Analoges Frontend für industrielle High-End-Sensorsysteme

23. November 2023, 11:01 Uhr | Iris Stroh

Der RX23E-B von Renesas Electronics ist eine 32-Bit-MCU aus der RX-Familie, die mit einem hochpräzisen analogen Frontend (AFE) ausgestattet ist und speziell für Systeme entwickelt wurde, die schnelle und genaue analoge Signalmessungen erfordern.

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Die neue MCU von Renesas zeichnet sich durch einen Delta-Sigma-A/D-Wandler mit 24 Bit aus, der eine Abtastrate von bis zu 125 kSPS (125.000 Samples/Sekunde) erzielt. Das ist achtmal schneller als beim bestehenden RX23E-A. Der Baustein ist in der Lage, eine genaue A/D-Wandlung durchzuführen und gleichzeitig das RMS-Rauschverhalten im Vergleich zum RX23E-A um ein Drittel zu reduzieren (0,18 µVrms bei 1 kSPS). Der RX23E-B ermöglicht schnellere und präzisere Messungen von kritischen Parametern wie Dehnung, Temperatur, Druck, Durchfluss, Strom und Spannung. Damit ist er ideal für High-End-Sensoranwendungen, Messinstrumente und Prüfgeräte. Der RX23E-B bietet insbesondere ausreichend Performance, um Kraftsensoren für Industrieroboter anzusteuern, die oft Messungen mit einer Geschwindigkeit von 10 µsec (100.000 Samples/Sekunde) erfordern. Die MCU reduziert außerdem die Gesamtgröße des Systems und die Anzahl der Komponenten, indem sie das AFE und die MCU auf einem Chip integriert.

Ähnlich wie der RX23E-A verfügt der RX23E-B über eine 32-MHz-CPU auf RXv2-Basis mit DSP-Befehlssatz (Digital Signal Processing) und einer FPU (Floating Point Unit). Der Baustein integriert das AFE auf einem Chip im selben Fertigungsprozess. Der RX23E-B bietet neue Peripheriefunktionen wie einen D/A-Wandler mit 16 Bit, der Messeinstellungen, Selbstdiagnose und analoge Signalausgabe ermöglicht. Der +/-10-V-Analogeingang des Bausteins erlaubt Messungen von +/-10 V mit einer 5-V-Spannungsversorgung, ohne dass externe Komponenten oder eine zusätzliche Spannungsversorgung erforderlich sind. Ein LCD-Controller mit maximal 40 SEG x 4 COM und eine RTC-Funktion (Real Time Clock) sind ebenfalls enthalten.

Bei komplexen Anwendungen, die mehrere Subsysteme steuern und messen müssen, wie z. B. Roboterarme, Gas- und Flüssigkeitsanalysatoren, besteht ein großer Bedarf an einer verteilten Verarbeitungsarchitektur. Anstatt sich auf eine spezielle MCU zur Steuerung aller Funktionen zu verlassen, kann dabei jede Funktion als separates Modul arbeiten, das für Aufgaben wie Motorsteuerung, Sensormessung oder Temperaturregelung zuständig ist. Dieser modulare Ansatz ermöglicht eine unabhängige Entwicklung, bietet eine größere Designflexibilität und vereinfacht die Wartung. Da jedes Modul eine MCU für die Berechnungen benötigt, lassen sich Sensormodule mit einer MCU mit integriertem AFE leichter entwickeln als eine Kombination aus einem diskreten AFE-Chip und einer separaten MCU.

Den RX23E-B gibt es in zwei Versionen: eine mit einer A/D-Wandlungsrate von bis zu 125 kSPS sowie eine weitere, die bis zu 31,25 kSPS unterstützt. Beide Produkte bieten flexible Einstellungen für die Datenrate von 3,8 SPS bis zum maximalen Wert. So können Anwender die beste Balance zwischen Datenrate und Rauschverhalten für ihre spezifischen Systemanforderungen auswählen. Die Produkte sind in einem quadratischen BGA-Gehäuse von 5,5 mm mit 100 Pins und einem quadratischen QFN-Gehäuse von 6 mm mit 40 Pins für kompakte Anwendungen erhältlich. Außerdem sind Varianten mit breiteren Pin-Anordnungen von 48 bis 100 Pins verfügbar.

Winning Combinations

Renesas hat die neue MCU RX23E-B, die für präzise Druckmessung und -regelung ausgelegt ist, mit intelligenten Leistungskomponenten für die Ansteuerung von Magnetventilen kombiniert und damit die High-Speed Pressure Control Solution entwickelt. Das integrierte hochpräzise AFE sorgt für eine präzise Druckregelung und minimiert die Anzahl der Komponenten für das Design. Dadurch lassen sich die Stücklistenkosten und die Bestückungsfläche reduzieren.

Verfügbarkeit

Der RX23E-B ist ab sofort zusammen mit einem Renesas Solution Starter Kit für den RX23E-B erhältlich. Mit diesem Kit können Anwender den Aufbau und die Funktionalität des AFE und der Signalumwandlung ohne Softwareentwicklung testen.