Rutronik und ZMD Hersteller und Distributor arbeiten Hand in Hand

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der Distributor Rutronik und der Halbleiter-Hersteller ZMD haben unter der Bezeichnung SARah gemeinsam eine neue Analog/Digital-Wandlerfamilie definiert. Entwickelt und produziert werden die Produkte am ZMD-Standort in Dresden und international exklusiv über den Distributionskanal von Rutronik vertrieben.

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Die A/D-Wandler der SARah-Familie sind das erste Ergebnis der engen Kooperation zwischen Rutronik und ZMD
Die A/D-Wandler der SARah-Familie sind das erste Ergebnis der engen Kooperation zwischen Rutronik und ZMD
( Archiv: Vogel Business Media )

Für die in der Branche eher ungewöhnlich enge Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Distributor wurde eigens ein gemeinsames Expertenteam zusammengestellt. Differenzieren will man sich im hart umkämpften ADC-Markt vor allem durch die enge Zusammenarbeit, lösungs- und kundenorientierte Produkte, hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Produkte, dem Prädikat „Designed and Made in Germany“, umfangreichen Anwender-Support und dem modularen Prinzip der ADC-Familie SARah.

Europaweite Matrixstruktur

Basis für den technischen Support seitens Rutronik ist die europaweite Matrixstruktur: Development Centers und Tools & Applications Center sind in einen vernetzten Support aus Produktmarketing, Line Management, Field Application Engineers integriert. Das modulare System unterstützt den Kunden in unterschiedlicher Intensität. Auf jeden der fünf Bereiche kann der Kunde direkt zugreifen, ohne eine vorgegebene Hierarchie einhalten zu müssen. „In der Regel ergibt es sich aus dem Support-Bedarf des Kunden, welche Teams und Abteilungen in Aktion treten“, erläutert Andreas Mangler, Director Strategic Marketing Europe bei Rutronik. „Geht es um Design-in-Aktivitäten und kundenspezifische Fragen, stehen als technische Hauptansprechpartner die Field Application Engineers zur Verfügung. Die Kundenzuordnung der FAEs erfolgt markt- und länderspezifisch. Sie sind auf unterschiedliche vertikale Marktsegmente, beispielsweise Automotive, spezialisiert.“

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Experten beider Partner arbeiten eng zusammen

Als technische und strategische Schnittstelle zum Hersteller fungiert an vorderster Front in der Regel das Line Management, wobei die Partnerschaft zu ZMD hier eine Sonderstellung einnimmt: Ein eigens zusammengestelltes Expertenteam beider Unternehmen evaluiert die Anforderungen der Kunden und die Marktgegebenheiten zur Definition neuer Produktderivate.

Die Development Centers von Rutronik adressieren vertikale Technologie-Schwerpunkte mit Blick auf Märkte und Endanwendungen. Sie bündeln das Spezialwissen losgelöst von der kontinuierlichen Kundenbetreuung durch die FAEs und ermöglichen dadurch den technischen Blick über den Tellerrand. Im Gegensatz zu den FAEs agieren die Applikationsspezialisten des Development Centers kunden- und länderunabhängig. Derzeit verfügt der Broadliner über derartige Einrichtungen in den Bereichen Wireless, Power & Lighting, Displays & Embedded Boards, Automotive sowie Power Supply.

Design und Fertigung „Made in Germany“

Entwickelt und produziert wird die ADC-Familie ausschließlich in am ZMD-Hauptstandort Dresden und ist damit von der Idee bis zum Baustein „Made in Germany“ (Archiv: Vogel Business Media)

Entwickelt und produziert wird die ADC-Familie ausschließlich in am ZMD-Hauptstandort Dresden nach denselben strengen Entwicklungsrichtlinien wie die Automotive-ASIC-Produkte und ist damit von der Idee bis zum Baustein „Quality Made in Germany“. Die Fabrik liegt direkt neben dem Headquarter und Design Center für die ADCs. Gerade diese Nähe ist bei analogen Designs sehr hilfreich. Man muss den Halbleiterfertigungsprozess sehr genau kennen um echte analoge Performance zu erhalten. Durch die Trennung der eigenen Waferfertigung und den Verkauf an den Partner X-Fab vor Kurzem hat ZMD einen weiteren konsequenten Schritt in Richtung Produkt- und Kundenfokussierung unternommen. Der Hersteller muss jetzt nicht mehr die Auslastung der eigenen Fabriken optimieren, sondern kann sich intensiver um Kundenanforderungen und deren Umsetzung in Produkten kümmern. Das erste Resulat ist die SARah-Familie.

Auf- und abwärtskompatible ADC-Familie

SARah besteht aus 28 einzelnen Mitgliedern und arbeitet nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation (SAR). Die neue A/D-Wandlerfamilie basiert auf einem skalierbaren Konzept, das Aufwärts- und Abwärtskompatibilität zwischen den einzelnen Mitgliedern ermöglicht und vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten bietet. Entwickler können zwischen Modellen mit 8, 10 oder 12 Bit sowie aus Varianten mit internen oder externen Referenzspannungen wählen. Angeboten werden die SARah-ADCs als Zwei-, Vier- und Achtkanal-Versionen. Wegen des gemeinsamen Pin-outs der Wandlermodelle sowie ihrer Softwarekompatibilität können Produkthersteller auf einfachste Weise verschiedene Varianten ihrer Systemlösungen entwickeln.

SAR-ADCs werden unter anderem häufig in industriellen Prozesssteuerungen, in Systemen zur Energieerzeugung und in Haushaltsgeräten eingesetzt, wo sie für eine höhere Geräteleistung und einen besseren Wirkungsgrad sorgen.

„Seit vielen Jahren entwickeln wir ADCs im Rahmen unserer ASIC- und kundenspezifischen Produktlinien”, erklärt Bernhard Huber, Business Line Manager für Standard-Komponenten bei ZMD. „SARah ist das Ergebnis unserer umfangreichen Erfahrungen in der Entwicklung von A/D-Wandlern, gepaart mit dem technischen und kundennahen Input unseres Partners Rutronik.“ Damit kann ZMD Produkte anbieten, die speziell auf die praktischen Anforderungen der Distributionskunden zugeschnitten sind. Das Ergebnis: Die SAR-ADC-Familie ist die industrieweit größte in sich konsistente mit Anschluss- und Software-kompatiblen Mitgliedern.

Über ein Standarddesign zum optimalen Baustein

Wegen der Vielfalt der angebotenen A/D-Wandlerbausteine innerhalb der Familie können sich die Kunden anfänglich für ein Standarddesign entscheiden und anschließend unter minimalem Aufwand für jede Anwendung den am besten geeigneten Baustein auswählen. Alle Mitglieder der SARah-A/D-Wandlerfamilie bieten eine hohe Genauigkeit und verbrauchen im aktiven Betrieb nur sehr wenig Strom. Daher eignen sie sich auch ideal für batteriegespeiste Anwendungen wie Datenlogger oder Testgeräte, die zur Optimierung der Batterielaufzeit nur wenig Strom verbrauchen dürfen und mit genauen Spannungsmessungen arbeiten müssen.

Bei Abtastraten von bis zu 300 KSample/s bietet die SARah-A/D-Wandlerfamilie eine differentielle Nichtlinearität (DNL) von ±0,25 LSB und eine integrale Nichtlinearität (INL) von ±0,25 LSB über den gesamten Temperaturbereich von —25 bis 85 °C. Zur weiteren Reduzierung des gesamten Stromverbrauchs verfügen alle Wandler der SARah-Familie über einen speziellen Shutdown-Pin sowie über diverse Shutdown-Betriebsarten, die sich alle per Software steuern lassen. Die Einschaltzeit der Wandler ist sehr kurz und ermöglicht damit, dass die Bauteile zwischen den einzelnen Wandlungen zur Energieeinsparung abgeschaltet werden können. Alle Modelle der Familie verfügen über eine serielle Schnittstelle, die SPITM-, QSPITM- und MicrowireTM-Protokolle unterstützt – alle Industriestandards für moderne ADCs.

Optimale Zusammenarbeit vieler ADCs

Darüber hinaus wurden die SARah-ADCs für Anwendungen entwickelt, in denen sehr viele ADC-Kanäle erforderlich sind und bei denen die einzelnen Wandler optimal zusammenarbeiten müssen. SARah-Wandler lassen sich an einer internen Spannungsreferenz betreiben, was hilft, die Zahl der Bauteile eines Designs zu reduzieren. Sie können aber auch eine externe Spannungsreferenz nutzen, wobei sich mehrere Bausteine eine Spannungsreferenz teilen können. Auf ähnliche Weise können alle Wandler ihr eigenes Taktsignal erzeugen oder auch an einem gemeinsamen Taktsignal arbeiten.

Als einer der wichtigsten Funktionsblöcke im Signalpfad von Systementwicklungen erfassen A/D-Wandler Informationen aus der analogen Welt und wandeln diese für die weitere Verarbeitung in digitale Daten um. SAR-Wandler beanspruchen den größten Teil des ADC-Marktes und sind meist die wirtschaftlichsten Lösungen zur Entwicklung von Anwendungen, bei denen Analogsignale mit hoher Genauigkeit digitalisiert werden müssen. Fast alle echtzeit-tauglichen Industrie- und Bewegungssteuerungen nutzen heute SAR-ADCs. In Systemen zur Stromerzeugung, darunter Windkraftwerke und Solarzellen-Arrays, sind SAR-ADCs ebenso wichtig zur Entwicklung neuer, energieeffizienter Designs. Alle Mitglieder der Familie SARah werden im SSOP-Gehäuse angeboten und eignen sich für den Einsatz bei Temperaturen von —25 bis 85 °C.

Flexibel für den Industrial-Einsatz

Hochauflösende SAR-ADCs eignen sich beispielsweise optimal für den industriellen Einsatz. Überall, wo analoge Signale in Echtzeit verarbeitet werden, z.B. bei industriellen Prozesssteuerungen, in der Messtechnik, der Automation und der digitalen Steuerungs- und Regelungstechnik.

Die hohe Genauigkeit der neuen ADC-Familie konnte ZMD durch sein umfassendes Knowhow im Design von analogen ICs als auch in der Prozesstechnologie erzielen. So werden beispielsweise in der Sensorsignalaufbereitung und der genauen Umsetzung von analogen Größen, wie Druck, Temperatur, Spannungen oder Ströme in digitale Signale SAR-ADCs eingesetzt. ADCs mit Spannungseingängen können drei verschiedene Arten von Strukturen bzw. Topologien aufweisen: „Die beste Lösung besteht darin, die Eingangstopologie so zu wählen, dass diese zum Sensorausgang 100prozentig ‚matched‘“, kommentiert Andreas Mangler. „Allerdings gibt es bei jeder Topologie bestimmte Einschränkungen, die bei der Auswahl zu berücksichtigen ist. Wenn außerdem zwischen dem Sensor und dem ADC weitere Funktionen(z.B. Opamps, Filter, etc.) eingefügt sind, können diese ebenfalls die Wahl der Eingangstopologie beeinflussen. An dieser Stelle ist Beratungskompetenz unerlässlich, um die Features entsprechend zu evaluieren und bei der Produktauswahl entsprechend der Zielapplikation zu berücksichtigen.“ Manche ADCs sind konfigurierbar und erlauben eine Auswahl zwischen Einzel- und Pseudo-Differenzialeingang, andere, wie die neuesten ADCs von ZMD (ZADCS1282, ZADCS1242, ZADCS1222), zwischen Single-ended und voll-differenziell. Gerade diese Topologie bietet maximale Flexibilität und bestmögliche Eigenschaften bei der Aufbereitung analoger Signale.

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