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Diskrete Bauelemente

„Do-it-Yourself" ASICs

| Autor: Kristin Rinortner

Selten gestellte Fragen
Selten gestellte Fragen (Quelle: fotolia)

Frage: Was sollte ich tun, wenn ich keinen Analog-IC finde, der die erforderliche Funktion ausführt?

Antwort: Alle paar Jahre bestärken uns die Fragen, die wir erhalten, zu sagen, Analog-Entwickler sollten sich wie Ingenieure verhalten und Schaltkreise entwickeln, statt nur Systeme aus bereits fertigen Funktionsblöcken zusammenzubauen.

Was sollten Sie also tun? Bauen Sie ihren eigenen ASIC! Wir alle neigen dazu, integrierte Schaltkreise (der IC-Teil in einem ASIC) als Siliziumchips zu betrachten. Doch die Idee monolithischer ICs gibt es seit Jahrzehnten.

Das Applikationshandbuch über Operationsverstärker zeigt einen frühen integrierten Schaltkreis: den Operationsverstärker K2-W von Philbricks, ein Plug-in Modul mit zwei Vakuumröhren, das 1952 auf den Markt kam. Mit der Erfindung des Transistors sind modulare Schaltkreisfunktionen zu gebräuchlichen Produkten geworden. Man nannte sie zwar nicht „Integrierte Schaltungen”, doch genau das waren sie.

Solche „Integrierten Schaltungen” wurden nicht notwendigerweise als fertige Module gekauft. Stattdessen kann es sich um bekannte Schaltkreisfunktionen handeln, die oft nach ihren Erfinder benannt werden und in eine Schaltung eingebunden wurden. Beispiele dafür sind der Colpitts-Oszillator, das Eccles-Jordan-Flip-Flop und der Doherty-Verstärker.

Wenn wir also sagen, „bauen Sie ihr eigenes ASIC”, sagen wir nicht, Sie sollen anfangen, Ihren eigenen monolithischen Chip zu entwickeln. Falls Sie sehr viele davon brauchen, kann dies jedoch sinnvoll sein. Doch Systeme, für die weniger als 10.000 Stück erforderlich sind, profitieren selten von diesem Konzept. Feldprogrammierbare Analog-Arrays (FPAA) sind manchmal nützlich für Subsysteme mit sehr vielen Operationsverstärkern. Für kleine Systeme, die andere Funktionen enthalten, sind FPAAs jedoch selten wirtschaftlich.

Auch sagen wir nicht, Sie sollen ein Subsystem als reines Modul aufbauen, obwohl Sie das können, wenn Sie wollen.

Was ich jedoch vorschlage, ist folgendes. Falls Sie ein gut definiertes Subsystem brauchen und kein einsatzfertiges ASIC finden, sollten Sie weder verzweifeln, noch versuchen, es als integralen Bestandteil ihres Gesamtsystems zu entwickeln.

Stattdessen sollten Sie erwägen, es als separat definiertes Subsystem zu entwickeln. Dies vereinfacht möglicherweise die Entwicklung. Sicher aber vereinfacht es den Test und die Evaluierung und ist ein würdiger Ausdruck der Maker-Philosophie, der Maker’s Bill of Rights und des Crafter’s Manifesto.

Moderne Analog-ICs sind einfacher zu handhaben als je zuvor. Sie ermöglichen Kombinationen von Funktionsblöcken wie Operationsverstärker, Spannungsreferenzen, Multiplizierer, Wandler und Analogschalter um komplexe Funktionen auszuführen. Vor kurzem hat ein Kollege einen Single-Sideband (SSB) Radio-Empfänger entwickelt. Das AGC-System (Automatic Gain Control) des Empfängers soll Signalen folgen, die sich mit bis zu 20 dB/s ändern. Da während Sprechpausen kein Signal vorhanden ist, sollte sich die AGC-Schaltung in diesen Zeiten nicht ändern. Nach einer Pause von einer Sekunde soll das System jedoch schnell die volle Verstärkung erreichen. Dieses AGC-System war zwischen 1967 und 1993 als ASIC verfügbar. Danach wurde es nicht mehr hergestellt. Unser Ersatz dafür nutzt einen Effektivwert-zu-DC-Wandler und ein paar Operationsverstärker.

Autor: Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices.

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