Aktuelle Mikrocontroller mit hochauflösenden A/D-Wandlern

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Auch Infineon setzt bei der Baureihe XMC4500 auf den ARM Cortex-M4 mit FPU und DSP-Zusatz als CPU-Kern. Besonderheit des XMC4500 ist, dass bei ihm kein vollständiger DS-Wandler implementiert ist, sondern nur der Demodulatorteil (DSD). Dieser befindet sich als Peripherie gleich in vierfacher Ausfertigung auf dem Mikrocontroller.

Ein DS-Demodulator besteht aus hintereinandergeschalteten Tiefpassfiltern kombiniert mit Unterabtastung zur Reduktion der Datenrate. Beim XMC4500 können mittels Software-Einstellungen bis zu drei dieser SINC-Filter kaskadiert werden. Auch die Unterabtastrate kann über ein Special-Function-Register konfiguriert werden. Am Ende stellt jeder DSD ein 16 Bit breites Ergebnis zur Verfügung.

Infineon XMC4500 mit DS-Demodulator

Die DS-Modulatorteile müssen in externen Bauelementen lokalisiert sein. So bieten sie mehr mit weniger, denn diese clevere Anordnung eröffnet einige Vorteile: Erster Vorteil ist die einfache galvanische Trennung zwischen Modulator und Demodulator/Mikrocontroller, da pro Kanal nur die zwei digitalen Signalleitungen Takt und Bitstrom isoliert werden müssen. Zweitens wird die Angriffsfläche für Störungen auf dem Übertragungsweg vom Sensor zum Mikrocontroller klein gehalten. Denn die Digitalisierung findet bereits im externen Modulatorteil und damit nah am Messort statt.

Mit diesem Lösungsansatz lassen sich Netzströme als Spannungsabfall über Strommesswiderstände (Shunts) ermitteln. Besonders in der elektrischen Antriebstechnik wird dieses Prinzip genutzt. Aber auch bei Verbrauchsmessgeräten führt das zum dritten Vorteil, der Manipulationssicherheit. Denn die Strommessung über Shunts ist unempfindlich gegen Manipulationsversuche mit starken Magnetfeldern von außen. Leistungsendstufen mit integrierten DS-Modulatoren sind z.B. Infineons 3-Phasen IGBT-Brücken der Baureihe MIPAQ-sense. Zielapplikationen der XMC4500-Serie sind Inverter, Schaltnetzteile, Sensoren und Industriesteuerungen.

Microchip PIC18F87J72 für Bedienen und Anzeigen

Hohe Integration zeichnet dieses System-in-a-Package aus. Im Gehäuse befinden sich ein 8-Bit-Mikrocontroller aus Microchips PIC18-Reihe und ein Analoges Front End (AFE) ähnlich dem MCP3901. Das AFE ist zweikanalig, bestehend aus PGAs, zwei Delta-Sigma-Wandlern mit synchronisierter Abtastung bei 24 Bit Auflösung und einstellbarer Phasenkorrektur. Die interne Referenzspannungsquelle weist eine geringe Temperaturdrift von nur 12 ppm/°C auf. Mikrocontroller und AFE kommunizieren über eine SPI-Schnittstelle.

Durch Verwendung der Charge Time Measurement Unit (CTMU) als kapazitiven Touchcontroller und dem LCD-Treiber für bis zu 33x4 Segmente auf dem Mikrocontroller deckt dieser mit einem Low-Cost-Ansatz zusätzlich noch die Funktionen Bedienen und Anzeigen ab. Eine Uhr mit Kalender, ADC mit 12 Bit Auflösung nach dem SAR-Prinzip und serielle Schnittstellen sind ebenfalls verfügbar.

Durch die hohe Integration profitiert der Entwickler von einem kompakten Design mit kurzer Stückliste. Das spart Platinenfläche und hält die Kosten für Lager und Bestückung gering. Der PIC18F87J72 wird im TQFP80-Gehäuse mit den Speichervarianten 64 oder 128 KByte Flash ausgeliefert. Parametrierdaten können per Self-Write im Programmspeicher hinterlegt werden. Microchip sieht den PIC18F87J72 in Applikationen wie einphasige Energiezähler, Leistungsmesser, tragbare Messinstrumente und medizinische Diagnosegeräte.

* * Ralf Hickl ist Product Sales Manager Microcontroller bei Rutronik Elektronische Bauelemente, Ispringen.

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