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D 19067 · Juni 2012 · Einzelpreis 19,00 € · www.elektronik-industrie.de06/2012Das Entwickler-Magazin von all-electronicsProgrammierbare LogikFPGAs für die Umwandlung unterschiedlicherBildsensor-Schnittstellenin digitale Signale Seite 26LeistungselektronikSchnell, einfach und sicher: SmartIGBT-Module für Frequenzumrichterbis 55 kWh Seite 30Embedded-SystemeEmbedded – kontra Standard-PC.Sind sie tatsächlich zuverlässiger,langlebiger und robuster? Seite 68VideoanalyseFPGAs bringen Vorteilegegenüber DSPs Seite 18AnzeigeKostenloserVersandFür BestellungenÜber 65 €!www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 3DIGIKEY.COM

EditorialDer Sensor wirdzum MasterDipl.-Ing. Hans Jaschinski,Chefredakteur elektronik industriewww.elektronik-industrie.deDie Woche vor Pfingsten ist für mich regelmäßig eine Herausforderung, nichtnur weil an diesem Termin die Sensor + Test in Nürnberg stattfindet, sondernauch mein alljährlicher Kurzurlaub ansteht. Diesmal hatte das Sensor + Test-Rahmenprogramm das Thema Elektromobilität. AMA-Fachverband und Ausstellerbeirathaben bereits für nächstes Jahr die „Regenerativen Energien“ alsneues Schwerpunktthema festgelegt.Auf der diesjährigen Messe gab es in absehbarer Zeit verfügbare Sensoren zubewundern, die beispielsweise in Chipbauform 50 A detektieren können odergleichzeitig Winkel, Bewegungsrichtung und Beschleunigungen in alle Richtungenanzeigen. Selbst Höheninformationensind mit Drucksensoren aufwenige Zentimeter genau messbar.Und in nicht allzu ferner Zukunft werdenSmartphones sogar „Nasen“ bekommen,also Sensoren für die verschiedenstenGase.In diesem Jahr kam noch ein andererEvent dazu, das IEEE TechnologyTime Machine (TTM) -Symposiumon Technologies Beyond 2020. Nachder Erstveranstaltung 2011 in Hongkongfand es jetzt auf europäischemBoden in Dresden statt. Über 200CEOs, CTOs und CIOs trafen sichdort, um beispielsweise über elektronische Gehirne, die Stadt der Zukunft, lernendeSmartphones und intelligente Gesundheitsversorgung zu diskutieren.Auch hier schwebte über vielen der Vorträge das Thema Sensorik in den vielfältigstenAusprägungen mit. So werden Smartphones mit immer mehr Sensorenversehen und zunehmend zum zentralen persönlichen elektronischen Begleiter.Ein zukünftiger 5-G-Übertragungsstandard wird noch einmal dramatischhöhere Datenübertragungsraten bringen, geringere Verlustleistungen der Geräteermöglichen (10 Jahre Laufzeit mit einem AAA-Akku ist hier eine Idee)und Reaktionszeiten von etwa 1 ms. Und ein Umdenken wird nötig: Der Sensorwird zum Master und die Basisstation zum Slave. Vorstellbar sind damit ineinigen Jahrzehnten ampelfreie staufreie Kreuzungen. Die Handys der Autofahrerverhandeln dann automatisch untereinander direkt oder über eine mobileCloud wer wann mit welcher Geschwindigkeit eine bestimmte Kreuzungdurchfahren kann. Schöne neue Autofahrerwelt.Doch noch ist es nicht soweit, ich jedenfalls werde wohl die Fahrt in denSüden mit einem Stau beginnen.Hans Jaschinski, hans.jaschinski@huethig.dekühlen schützen verbindenWärmemanagement• Umfangreiches Standardprogramm• Aluminiumstrangkühlkörper• Flüssigkeitskühler, Lüfteraggregate• Wärmeleitfolien, -pasten und -kleber• Montageteile, Isolierbuchsen• Moderne BearbeitungszentrenMehr erfahren Sie hier:www.fischerelektronik.deFischer Elektronik GmbH & Co. KGNottebohmstraße 28D-58511 LüdenscheidTelefon +49 (0) 23 51 43 5-0Telefax +49 (0) 23 51 4 57 54E-mail info@fischerelektronik.dewww.facebook.com/fischerelektronik

InhaltJuni 2012Coverstory34Die Energy-Harvesting-OptionWird es möglich sein,dass im Prinzip fast dergesamte Energiebedarfaus erneuerbaren Quellengedeckt werden kann? Genauhierin liegt eindeutigdie große Herausforderung.18FPGAs: Vorteile gegenüber DSPsFPGAs präsentieren sich als ideale Alternative für dieImplementierung von Embedded-Videoanalysefunktionenin intelligenten Videoüberwachungssystemen(IVS), Überwachungs- und Erkennungsgeräten (ISR)oder automobilen Fahrerassistenzsystemen (ADAS).72TCXOsDurch Hochintegration digitaler und analoger Kompensationsschaltungensind heute bei Präzisions-TCXOs Stabilitätenim Sub-ppm-Bereich möglich.Märkte + Technologien06 Die Top 507 Messeausblick Vienna-Tec 2012Internationale Fachmesse für Industrieund Gewerbe in Wien08 Bauelemente-Distributionsmarkt„Alles wieder normal, nur die Auftragssituationleidet noch etwas“09 News und Meldungen12 Intel Software Conference 2012Im Zeichen der Parallelverarbeitung14 KP2-ExpertengesprächMit dem Blick fürs Ganze16 Meldungen zu programmierbarerLogikLeserservice infoDIREKT:Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhaltenSie über die infoDIREKT-Kennziffer. So funktioniert’s:• www.elektronik-industrie.de aufrufen• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchenCoverstory18 FPGAs: Vorteile gegenüber DSPsImplementierung leistungsfähigerVideoanalyseProgrammierbare Logik22 Programmierbare SystemintegrationEntwicklungs-Suite Vivado verbessertFPGA-Entwicklung26 FPGAs für BildsensorenschnittstelleCMOS-Sensor-Anbindung im FocusLeistungselektronik30 Schnell, einfach und sicher gleichSmart, oder?Smart IGBT-Module für Frequenzumrichterbis 55 kW33 HighlightKunze Folien34 Die „Energy Harvesting“-OptionQuellen erneuerbarer Energie richtignutzen37 HighlightRohm Semiconductor38 Thermoelektrische Energie nutzenGroßer Schub durch Wandler mit extremniedriger Eingangsspannung42 Neue ProdukteEmbedded-Systeme52 Hochauflösende Videos und 3DCOM-Express-Module mit Intel Core-Prozessoren der 3. Generation54 Ivy Bridge erobert EmbeddedEnergieeffiziente Prozessoren58 Semi-industrielle AnwendungenVielseitig, zuverlässig, langzeitverfügbar60 ISA-Support auf PC/104-SBCsAuf Basis neuester Prozessortechnologie64 Verbesserte Videos – Bild für BildMotion DSP und AMD – zu Land, zuWasser und in der Luft67 HighlightVia Technologies4 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

InhaltJuni 2012› AKTIVE BAUELEMENTE› PASSIVE BAUELEMENTE› ELEKTROTECHNIK› MESSTECHNIK› AUTOMATION› LÖTTECHNIK› INDUSTRIELLE ITwww.koehler-partner.de› FACHSEMINARE ZU AKTUELLENTHEMEN, BUNDESWEITwww.distrelec.deBestellhotline 0180 5223435** 14 Ct./Min. aus dem Festnetz der Dt. Telekom AG,Mobilfunk kann abweichen80High Tech ToyE-Bikes sind der preiswerte Einstieg in dieElektromobilität. Wir haben uns die Elektronikeines Pedelec (Pedal elektrisch oder auch Pedalelectric cycle) einmal näher angeschaut.AUSSUCHEN.ANKLICKEN.AUSPACKEN.68 Embedded – kontra Standard-PCTatsächlich zuverlässiger, langlebiger und robuster?71 Neue ProdukteQuarze/Oszillatoren72 Leistungsfähige TCXOsFortschrittliche Temperaturkompensationstechniken76 Neue ProdukteRubriken03 EditorialDer Sensor wird zum Master78 Literatur79 Gewinnspiel80 High Tech ToyDer Hybrid unter den Fahrrädern82 Impressum82 VerzeichnisseonlineGRATIS!Katalog-App füriPhone & AndroidSmartphone.all-electronics.dePerfekt kombiniert: Ergänzendzum gedrucktenHeft finden Sie alleInformationen sowieviele weitere Fachartikel,News und Produkteauf unserem Online-Portal.Ob Onlineshop oder Katalog:Wir liefern deutschlandweit innerhalb von 24 h – ohneMindermengenzuschlag. Lieferung ab 1 Stück. UnsereReferenz sind europaweit 250.000 zufriedene Kunden. DieDistrelec-Gruppe: Ihr Partner für elektronische Bauelemente,Automation, industrielle IT und Zubehör.www.distrelec.dewww.elektronik-industrie.de

Märkte + TechnologienTOP5Artikel1Umgebungsenergie für Funk590ei0412EnoceanHier präsentiert Ihnen die elektronik industrie jeden Monat die Top 5 Artikel,News und Produkte von unserer Internetseite www.all-electronics.de.Unsere Leser haben diese Inhalte in den letzten vier Wochen am häufigstengelesen. Interessieren Sie sich für spezielle Informationen, gehen Sie auf www.all-electronics.de und geben die infoDirect-Kennziffer (Beispiel 599ei0412) indas Suchfeld ein. Übrigens finden Sie auf unserer Internetseite die Inhalte derelektronik industrie seit 1999. Um immer auf dem Laufenden zu sein, abonnierenSie unseren Newsletter unter www.all-electronics.de.2345WLAN-Module und deren Inbetriebnahme593ei0312Acal BFi Germany18 Bit Absolut Encoder-IC526ei0312iC-HausDen richtigen Touchcontroller finden420ei0611Beitrag RedaktionBeschleunigungsaufnehmer426ei1111STMicroelectronicsNEWS1Sharp setzt Neuausrichtung inEuropa fort576ei0512Sharp Electronics23Neuer Chef bei Bosch399ael0212BoschFortschritte in der Batterietechnik218ejl0212Forschungsinstitutes ZSW4LeCroy erhöht auf 65 GHz513ei0512LeCroy5Einfacher Austausch von LED-Leuchtmitteln201ejl0312Zhaga ConsortiumPRODUKTE1Hochspannungs-Reed-Relais565ei0412Pickering Interfaces2345LED-Modul für Wechselstrom202ejl0312Netzteil BEO-0400M503iee0412Seoul SemiconductorBicker ElektronikMikrocontroller mit zwei Ethernet-Ports502ejl0112Fujitsu SemiconductorTestet Audiodaten und DAC-Verstärker539ei0312Future Electronics6 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Märkte + TechnologienMesseausblick zur Vienna-Tec 2012Internationale Fachmesse für Industrie und Gewerbe in WienVom 9. - 12. Oktober öffnet die Vienna-Tec, als internationalen Fachmesse undKommunikationsplattform für den Industrie-und Gewerbestandort Österreich undden CEE-/SEE-Raum bereits zum viertenMal in Wien ihre Tore. Seit 2006 findet dieMesse im Zwei-Jahres-Rhythmus statt. Sievereint sechs Industrie-Fachmessen untereinem Dach: die Automation Austria, dieEnergy-Tec, die IE Industrieelektronik, dieIntertool, die Messtechnik und nicht zuletztdie Schweißen/Join-Ex. Siegibt einen branchenübergreifendenÜberblick und bündelt Technologienzu einem zentralen Industrie-und Gewerbe-Event. Rund55.000 qm 2 des Messegeländes inWien, aufgeteilt auf vier Messehallen,wird die Vienna-Tec belegen.„Innovation@industry – Technologienund Ideen von morgen“ lautetdas Leitthema 2012 und zieht sichwie ein roter Faden durch die Ausstellungund das Fachprogramm.Die Messe richtet sich neben derAnsprache des Heimmarktes auchauf Zentral-, Südost- und Osteuropa.Durch dieses Konzept gilt siebei Besuchern aus der CEE-/SEE-Region und exportorientiertenAusstellungsbereiche sind: Antriebstechnik,Arbeitssicherheit, Automation, Betriebsausrüstung,Instandhaltung, Logistik,Energieverteilung, Fertigungs-, Produktionstechnik,Hydraulik, Pneumatik, Industrieelektronik,Mess-, Prüf-, Oberflächen-,Schalttechnik, Qualitätssicherung, Schweißen,Verbinden, Schneiden, Schützen undSensorik. (rao)infoDIREKT200ei0612Bilder:Reed Exhibitions2010 präsentierten auf der Vienna-Tec rund 570Direktaussteller aus 34 Ländern ihre innovativenProdukte über 30.300 Fachbesuchern.Ausstellern als beliebt. 2012 erfährtder interregionale Fokus der Messeeine erneute Bestätigung mit bereitsfixierten Gemeinschaftsständender Tschechischen Republik,der Slowakei sowie durch Regionenpräsentationenvon Moskau, St.Petersburg und Omsk. Die Fachbesucherdelegationenaus der Slowakei,Tschechien, Ungarn, Ukraine,Belarus, Russland und aus Kasachstanhaben sich bereits ebenfallsangemeldet. Das begleitende Fachprogrammist auch auf den CEE-/SEE-Fokus ausgerichtet und beinhaltetauf diese Regionen und Länderzugeschnittene Besuchertage:9. Oktober ist Slowakei-, 10. OktoberEurasien-Tag und 11. OktoberAustrian-Innovations-Day. Diewww.elektronik-industrie.deFINDEN.ENTWICKELN.KAUFEN.www.rsonline.de/elektronik 06105/401-234

Märkte + TechnologienDeutscher Bauelemente-Distributionsmarkt„Alles wieder normal, nur die Auftragssituation leidet noch etwas“Bild: FBDi e.V.Die Book-to-Bill-Verhältnisse des deutschen Distributionsmarktes fürelektronische Bauelemente ist leicht gesunken.Markt für elektronische Komponenten in Deutschland ist im ersten Quartal2012 (hellblau) leicht gegenüber dem Vorjahr zurückgegangen.Der FBDi Geschäftsklimaindex (Achtung: Werte sind Schulnoten).An einer Trendwende stehen die Bauelemente-Distributorenin Deutschland: GemäßFBDi e.V. geht dieser Distributionsmarktim ersten Quartal 2012 um 12,1 Prozentzurück. Dennoch ist die sequenzielleEntwicklung sehr positiv, der Ausblick für2012 bleibt allerdings noch eher verhalten.Fast erwartungsgemäß sank der Umsatzder deutschen Bauelemente-Distributionauch im ersten Quartal des Jahres. GemäßFBDi gingen die Verkaufserlöse der Mitgliedsunternehmengegenüber Q1/2011um 12,1 Prozent auf 760 Millionen Eurozurück. Die Book-to-Bill-Rate (VerhältnisAuftragseingang zu Umsatz) verharrte mit0,92 weiterhin im Soll. Das Gesamtjahr2011 wurde vom FBDi leicht nach obenkorrigiert, auf 3,07 Milliarden Euro Umsatz,was einem Wachstum im Vergleich zu2010 von rund 13 Prozent entspricht.Der Abschwung im ersten Quartal 2012ist überwiegend dem Umstand geschuldet,dass das erste Halbjahr 2011 eine völlig irrationaleEntwicklung mit vielen Sondereffektenzeigte (Japan), weshalb ein direkterVergleich nahezu unrealistisch ist. Unabhängigdavon war Q1/2012 das dritthöchstein der FBDi-Historie, nur getoppt vonQ1 und Q2/2011. Insgesamt erwartet derFBDi auch das zweite Quartal leicht im Minus(aus dem gleichen Grund). Das heißtjedoch noch nichts fürs Gesamtjahr, da daszweite Halbjahr aufgrund der schwachenVorjahresumsätze genau die gegenläufigeEntwicklung bringen könnte.In den verschiedenen Komponentenbereichenwar die Entwicklung in Q1 sehrunterschiedlich. Während die Halbleitermit fast 16 Prozent Minus auf 529 MillionEuro zu Buche schlugen, gingen die PassivenKomponenten und die Elektromechanik„nur“ um 7,2 Prozent beziehungsweise4,6 Prozent auf 108 Millionen beziehungsweise79 Millionen Euro zurück. Eine positiveEntwicklung nahmen die Displays undStromversorgungen, die um 17,5 Prozentbeziehungsweise 2,1 Prozent wuchsen, allerdingsim FBDi-Gesamtkontext nur einekleine Rolle spielen.Entsprechend hat sich auch die Umsatzverteilungnach Komponentengruppen einklein wenig verschoben. Die Halbleiter trugenim ersten Quartal „nur“70 Prozent zum Umsatz bei,die Passiven 14 Prozent,Elektromechanik zehn Prozent,Displays drei Prozentund Stromversorgungenzwei Prozent. Aufgrund dermeist stärkeren zyklischenEntwicklung bei Halbleiternist eine Schwankungsbreitevon drei Prozent durchausnormal. FBDi-VorstandsvorsitzenderGeorg Steinberger(Avnet): „Die Quintessenzfürs erste Quartal lautet: Alles wiedernormal, nur die Auftragssituation leidetnoch etwas, da sich die Lagerkorrekturen ineinigen Industriesegmenten bis ins neueJahr hinein gestreckt haben. Das zweiteQuartal wird aus rein rechnerischen Gründenebenfalls im Minus landen, damit bestehtfür die Branche die Möglichkeit, imzweiten Halbjahr alles wieder aufzuholen.Es ist davon auszugehen, dass 2012 ein ausgeglichenesGeschäftsjahr für die Distributionwird. Vorausgesetzt, es gibt keine unvorhergesehenenEreignisse.“Die FBDi-Mitglieder sehen denn auchdie Gesamtsituation realistisch. Im quartalsweiseveröffentlichen FBDi-Geschäftsklimaindexwird (nach Schulnotensystem)die laufende Situation als zufriedenstellendbis mäßig (3,45), das nächste Quartal(Sommer) als zufriedenstellend (3,04) unddie längerfristige Entwicklung als mehr alszufriedenstellend (2,76) bewertet.Georg Steinberger: „Allen Unkenrufenzum Trotz zeigt sich die deutsche Wirtschaftund allen voran die überwiegendmittelständische High-Tech-Industrie nahezuimmun gegen das Krisengerede undsteckt selbst massive Sondereffekte bei denerneuerbaren Energien oder im Automobilbereichsehr gut weg. Europa und speziellDeutschland als Standort für Innovationhaben noch lange nicht ausgedient. Staatund Wirtschaft gemeinsam sollten jedochdie längst überfälligen Verbesserungen derRahmenbedingungen zum Kampf gegenden Fachkräftemangel in Angriff nehmen.Denn der könnte langfristig zum größtenRisiko werden.“ (jj)ninfoDIREKT 552ei06128 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Märkte + TechnologienBewegungssensoren von Signal QuestAus Hy-Line Sensor-Tec wurde IS-LineBilder: IS-LineAuf der Sensor+Test zeigte sich das jetzt inUnterschleißheim bei München ansässigeUnternehmen erstmals und präsentierteunter anderem die Bewegungssensorenvon Signal Quest. „Außer dem Namen undder neuen Adresse und Telefonnummerändert sich für unsere Kunden gar nichts",so Christoph Kleye, Mitgründer und Geschäftsführerder Hy-Line Sensor-TecGmbH. Seit dem 1. April 2012 tritt derSensorik-Spezialist unter dem neuen FirmennamenIS-Line GmbH eigenständigam Markt auf. Das Unternehmen hatgleichzeitig seinen Firmensitz von Unterhachingin den Münchner Norden nachDie Bewegungssensoren vo Signal Quest.Unterschleißheim verlegt. Das Produkt-Portfolio blieb erhalten und wird zugleichgezielt ausgebaut. Christoph Kleye: „UnserePhilosophie ist es, die Innovationen unsererKunden durch intelligente Sensorenumfassend zu unterstützen", und erklärt:„Wir packen immer mehr Know-how inden Sensor, um die Anforderungen derApplikationen punktgenau zu erfüllen."Die auf der Sensor+Test gezeigten Bewegungssensorenvon Signal Quest sind reinpassive, mechanische Module, die bei Erreicheneiner definierten Vibration, Neigungoder einem Schock-Ereignis einenCMOS/TTL-kompatiblen Schaltimpuls erzeugen.Die komplette Bauteilpalette desUS-Herstellers umfasst richtungsunabhängigeVibrationssensoren, omni- und bi-direktionaleNeigungssensoren (15°, 30°, 45°,60°, 70°, 90°), sowie axiale, radiale undomni-direktionale Schocksensoren (5 g bis2000 g). Die äußerst kompakten (typischezylindrische Baugröße nur 6,8 x Ø 3,3 mm)und robusten Sensor-Elemente sind hochempfindlichund langzeitstabil. Dazu trageneine speziell vergoldete Mehrfachbeschichtung(99,97%) und ein erweiterterBetriebstemperaturbereichvon-40 bis +85 °C bei.Die Schaltsensorenvon Signal Questbieten eine extremkurze Ansprechverzögerungvon

Märkte + TechnologienMEMS-OszillatorenDistributionsvertrag zwischen Discera und WDILow-Power-2,4-GHz-Funk-Mesh-NetzwerktechnikSilicon Labs übernimmt EmberBild: WDIWDI übernimmt die autorisierteDistribution von MEMS-Oszillatorendes US-Herstellers Discera fürDeutschland, Österreich und dieSchweiz (D/A/CH). Ein Distributionsvertragwurde zwischen beidenUnternehmen unterzeichnet.Discera, mit Hauptsitz in Kalifornien,ist Anbieter von auf Mikro-Elektro-Mechanischen-Systemen(MEMS) basierender Oszillatortechnologien.Die angebotenenPureSilicon MEMS-Oszillatorenzeichnen sich im Vergleich zuherkömmlichen quarzbasiertenProdukten durch geringere Abmessungen,hohe Widerstandsfähigkeit,höhere Leistungsfähigkeitund Zuverlässigkeit aus. DieMEMS-Oszillatoren runden dasProduktspektrum von WDI weiterab und sind eine Ergänzung deretablierten Quarzoszillatoren. WDIverfügt in Europa über 22 Vertragslieferantenim Bereich frequenzbestimmenderBauelementeund fokussiert sich auf Anwendungenin der Luft- und Raumfahrt,Industrie- und Medizinelektronik,Kommunikationstechniksowie Automobilindustrie.infoDIREKT653ei0612Silicon Laboratories hat eine Vereinbarungzur Übernahme, der inBoston ansässigen Ember Corporationunterzeichnet. Der Kaufpreisbeträgt 72 Millionen US-Dollar, die Übernahme erfolgtvorbehaltlich bestimmter Anpassungendes Betriebsvermögensund möglicher ergebniswirksamerEntwicklungen. Ember ist einprivat geführtes Unternehmen,das Halbleiterbausteine, Softwareund Entwicklungstools für2,4-GHz-Funk-Mesh-Netzwerkeanbietet, die in den BereichenSmart Energy, Connected Home,Sicherheit, Beleuchtung und anderenÜberwachungs- und Steuerungsanwendungenzum Einsatzkommen. Durch diese strategischeÜbernahme erhält SiliconLabs die Technologie und Software,die erforderlich ist, um diestromsparenden Mesh-Sensor-Netzwerke bereitzustellen. DieKombination des Produktangebotsvereint Mikrocontroller(MCU), Stromversorgungs- undIsolationstechnik, Sensorik undSub-GHz- sowie 2,4-GHz-Funktechnikin einem umfassendenAngebot hochintegrierter Netzwerklösungenfür Embedded-Systeme. Die Produkte beiderUnternehmen nutzen die gleicheEntwicklungsumgebung. Embersoll für die zweite Jahreshälfte2012 ungefähr mit zehn bis zwölfMillionen US-Dollar zum Umsatzbeitragen.infoDIREKT652ei0612Wireless-Systeme der 5. GenerationNational Instruments und TU DresdenM2M-AnwendungenWeltweit kleinstes Quad-Band-ModulNational Instruments hat bekanntgegeben, mit der TU Dresden zusammenzuarbeiten,um mithilfeder Systemdesignsoftware Lab-VIEW an neuen Technologien fürWireless-Systeme der 5. Generationzu forschen. Untersuchungenzu 5-G-Wireless-Systemen befindensich erst am Anfang. Die TUDresden und der Vodafone-StiftungslehrstuhlMobile Nachrichtensystemeleisteten Pionierarbeitbei der Erforschung von 3-G-Systemen.An wichtigen Herausforderungenbei Wireless-Systemenscopes und mehrMesstechnikzum fairen Preisder nächsten Generation wird inKooperation mit der Industrie Forschungsarbeitbetrieben.„Mithilfe der NI-Entwicklungsplattformwerden wir Funk-Prototypensystemein einem Softwaredesignprozessentwickelnkönnen", so Prof. Gerhard Fettweis,Inhaber des Vodafone StiftungslehrstuhlsMobile Nachrichtensysteme.„Dank des modularenNI-PXI-Systems können wirschnell und zielorientiert unsereUntersuchungen zu innovativenÜbertragungsverfahren beginnen.Ein integrierter Ansatz wird es ermöglichen,unsere Forschungsukzessive auf Mehrantennensystemezu erweitern, um achtparallele Übertragungsströme zuerreichen." „Die TU Dresden zähltzu den Top-Forschungsuniversitätenweltweit. Diese ebnen denWeg für die richtungsweisendeErforschung von Prototypen fürWireless-Kommunikationssystemeder nächsten Generation", soDr. James Truchard, President,CEO und Mitbegründer von NationalInstruments.infoDIREKT551ei0612Bild: MSCNur 19,9 × 23,6 × 2,65 mm³misst das neu bei MSC erhältliche,im leicht lötbaren SMD-LCC-Gehäuse untergebrachte Quad-Band-GSM/GPRS-Modul M95 vonQuectel. Das derzeit kleinsteLeistungsumwandlung und –steuerungCMOS-basierter Foundry-ProzessX-FAB Silicon Foundries kündigtden Prozess XU035 an, einenneuen CMOS-basierten Prozessfür UltrahochvoltanwendungenDer XU035-Prozess bietet dieweltweit kleinste Maskenanzahl,sowie 700-V-Schaltungselementemit geringem spezifischemEinschaltwiderstand. Dieser kosteneffizienteProzess beinhaltetQuad-Band-GSM/GPRS-Modulder Welt verfügt über die GPRS-Multi-Slot-Klasse 12 für Upload-Geschwindigkeiten bis zu 85,6kBit/s und einen Stromverbrauchvon nur 0,9 mA im Ruhemodusbei DRX=5 sowie Zusatzfunktionenwie integrierte Audio-Verstärkerder AB-Klasse. Mit zweiUART-Schnittstellen und vielenauf dem Modul integrierten Protokollenwie zum Beispiel TCP/IP,UDP, FTP und PPP erfüllt das ModulAnforderungen unterschiedlichsterM2M-Anwendungen.infoDIREKT 655ei0612unter anderem Single-Poly, 5-V-Gate-Oxid-Architektur, 8-Zoll-Wafersubstrat, eine optionaledritte Metallisierungsebene inzwei Ausführungen, optionaleMIM-Kapazitäten, sowie Modulefür Verarmungstransistoren undhochohmiges Poly.infoDIREKT 656ei061210 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Mikrowellen-TechnikBSW übernimmt Produktportfolio von ParzichNach 40 erfolgreichenJahren hatParzich Mikrowellen-Technik,Pürgen,seine Toregeschlossen unddie Verantwortungfür das nochverbliebene HF-/µw-Produkt-Portfolio mit sofortiger Wirkung an das in Böblingenund Boxmeer (NL) beheimatete UnternehmenBSW TestSystems & Consulting übergeben.Damit wird ein nahtloser Übergang fürBeratung und Lieferung sichergestellt. EkkehardParzich begibt sich nach vier JahrzehntenTätigkeit in den Bereichen Engineering undBild: BswService auf dem Gebiet der Mikrowellen-Technikin den Ruhestand. Die Firmenprofile derbeiden Unternehmen ergänzen sich sehr gut.Weitere Vertretungen gibt es unter anderemfür Maury Microwave (USA), GGB (USA), GigatestLabs(USA), AnaPico (CH). Durch die Übernahmeder noch verfügbaren Parzich-Produktpalettekann BSW sein HF-/µw-Sortimentdeutlich erweitern, so dass die Kunden jetztdie ganze Band breite von Komponenten überInstrumente bis zu kompletten Lösungen undService aus einer Hand erhalten. BSW ist vonden Standorten Böblingen, Ismaning und Boxmeer(NL) in D-A-CH, BeNeLux und TeilenSkandinaviens aktiv. infoDIREKT 651ei0612WärmeleitmaterialienThermosilikonfolienHoch wärmeleitendes SoftsilikonPhase-Change-MaterialienKarbonfolienWärmeleitende KeramikPOWERCLIP ®291 Millionen US-Dollar ist der Preis für den Messgeräte-SpezialistenTeledyne Technologies will LeCroy kaufenKühlkörperWeitere ProdukteDer Weg zu Echtzeit-Oszilloskopen mit weitüber 100 GHz Echtzeitbandbreiten scheintdurch die Teledyne InP-Fertigungstechnik geebnet.Ein Vertrag besiegelt den Merger desMessgeräte-Spezialisten LeCroy Corp. mit einerTeledyne-Tochterfirma. Teledyne wird ausstehendeAktien von LeCroy zum Stückpreisvon 14,30 US-Dollar gegen Barzahlung kaufen.Die Transaktion hat einen Wert von zirka291 Millionen US-Dollar. Dem Kauf haben dieAufsichtsräte (Board of Directors) beider Unternehmenzugestimmt, sowie die LeCroy-Vorstände und Firmengründer Walter LeCroy.Das 1964 von Walter LeCroy gegründete Unternehmenmit Sitz in Chestnut Ridge/NewYork, beschäftigt weltweit etwa 500 Mitarbeiterund hat im, am 2. Juli 2011 zu Ende gegangenenGeschäftsjahr, 178,1 Millionen US-Dollarumgesetzt. LeCroy ist im High-end-Oszilloskop-Bereichmit 65 GHz-Echtzeitbandbreiteführend, dicht gefolgt von Agilent mit 63 GHz.Während LeCroy IBMs SiGe-Fertigungstechniknutzt und in dieser Technik die Oszilloskop-Bandbreite auf 100 GHz bringen will, erreichtAgilent diese Bandbreiten durch die Indium-Phosphid-Fertigungstechnik. Auch Teledyne-Chef Dr. Robert Mehrabian will die hauseigeneInP-Prozesstechnik einsetzen.infoDIREKT 555ei0612Bild: Silicon LabsSilicon LabsKundenfreundlicher Mikrocontroller-Die-VertriebSilicon Laboratories bietet ein kundenfreundlichesMCU-Die-Lieferprogramm, das dieMarkteinführung von Produkten beschleunigtund Kunden eine weitere Option für Designsmit geringem Platzbedarf bietet. Dieses Die-Vertriebsprogramm hat im Gegensatz zu ande-www.elektronik-industrie.deren Die-Lieferprogrammen, die sehr hohe Bestellmengenerfordern, eine Mindestbestellmengevon nur einem Wafer. Das Programmsteht für die 8-Bit 8051-basierten Mixed-Signal-MCUsund die neuen 32-Bit-Precision32-MCU auf Basis des ARM Cortex-M3-Cores zurVerfügung. Es bietet eine sondierte Mixed-Signal-Testmethodologie,mit der ein vollständiggetestetes Die in Wafer-Form angeboten wird.Alle Wafer werden auf dem gleichen Niveaugetestet, wie die MCUs in Gehäusen. UngehäusteDice können auch ab Werk programmiertwerden.infoDIREKT659ei0612➞ APPLIKATIONSBERATUNG➞ ENTWICKLUNG➞ FERTIGUNGDie Lösung Ihres Wärmeproblems ist nur einen Klickweit weg:www.heatmanagement.comKunze Folien GmbHRaiffeisenallee 12 a • 82041 Oberhaching • GermanyTel: +49 (0) 89 66 66 82 -0 • Fax: +49 (0) 89 66 66 82 -10sales@heatmanagement.com

Märkte + TechnologienAuf einen BlickErfolgreiche B2B-ProzesseKP2 entwickelt individuelle Vertriebslösungen und Verkaufsstrategienfür national und global operierende Unternehmen, die im B2B-Vertriebtätig sind. Dabei kann auf ein Netzwerk aus externen Beraternund kooperierenden Unternehmen zurückgegriffen werden. Auf derKundenliste stehen Namen wie Osram, Siemens Healthcare DiagnosticsSAS, Voith Industrial Services.KP2 ist größter weltweiter Distributionspartnervon Miller Heimann, einem anerkannten Beratungsunternehmenfür Vertriebsstrategien weltweit.infoDIREKT650ei0612nehmer dieser Veranstaltung waren sich einig, dass die neue Formder Kundenorientierung nur dann gelinge, wenn in den Unternehmenbereichsübergreifend gearbeitet wird. Statt Silodenken mitoftmals mangelnden Abstimmungen zwischen den unterschiedlichenAbteilungen nach dem Motto „Hier die Entwicklung, dortder Vertrieb“ sei eine neue Form von Transparenz gefragt, die sichan die Veränderungsprozesse im Unternehmen anpasse und dieVeränderungen in den Märkten im Blick habe. Siegfried Kreuzer,Geschäftsführer von KP2, formulierte sogar die These, dass es aufgrunddes bereichsübergreifenden Agierens „in zehn Jahren in Unternehmenkeinen Vertrieb mehr gäbe.“Konsens bestand bei allen Gesprächsteilnehmern des Expertengesprächsauch darin, dass es angesichts der enormen Komplexitätvon Abläufen innerhalb der Unternehmen möglichst einfache Regelngeben müsse. So wurde als Paradebeispiel eines einfachen,sich selbst regulierenden Systems der „Kreisverkehr“ herangezogen,der mit einem klaren Prinzip ohne großes Regelwerk hocheffizientfunktioniert. Der grundsätzliche Tenor aller Beteiligten: EinZuviel an Regelung in Unternehmen führt in keinem Fall zum gewünschtenZiel. Freilich müsste die richtige Balance zwischen Freiheitund Kontrolle gefunden werden, in dem das Unternehmenquasi wie ein „lebendiger Organismus“ funktioniert.Als einer der weiteren Punkt wurde unter anderem der neueStellenwert des Mitarbeiters diskutiert. Ein notwendiges Ende patriarchalischerUnternehmensmodelle forderte jeder der Expertendieser Gesprächstrunde. Unternehmen würden gut daran tun,neue Spielräume für ihre Mitarbeiter zu schaffen, wenn sie zukünftighandlungsfähig bleiben wollen. Angebote zur Identifikation mitden Unternehmenszielen, die Förderung generalistischen Denkensund sozialer Kompetenz sowie neue Formen der Wertschätzungund innovative Arbeitszeitmodelle auch auf der Führungsebenewaren dabei nur einige der Punkte, die in diesem Zusammenhangfür gute Mitarbeiterentwicklung als wesentlich erachtet wurden.Einig waren sich die Diskussionsteilnehmer darüber, dass Werteorientierungund Wertbewusstsein in Unternehmen nur danngreifen können, wenn grundsätzliche Anforderungen wie „Qualität“,„Termintreue“ und „Preis-Optimierung“ erfüllt sind. Entscheidendsei hierbei die Formulierung von klaren Zielsetzungenund verbindlichen Leitbildern, die nicht nur auf dem Papier formuliertwerden sollten, sondern von Unternehmen eingelöst undgelebt werden müssten.Siegfried Kreuzer zog eine positive Bilanz der Veranstaltung:„Die Diskussion über Unternehmensprozesse der Zukunft ausganz unterschiedlicher Perspektive hat eines gezeigt: Unternehmenkommen mit traditionellen Verhaltensmustern nicht weiter.Die Schlüsselworte für eine erfolgreiche Zukunft lauten: mehrTransparenz und bessere Kommunikation. In allen relevanten Abteilungeneines Unternehmens.“ Kreuzers abschließenden Worte:„In einem B2B-Unternehmen müssen wir weg vom Einzelkämpfer,hin zu einer verkaufenden Organisation. Wir verkaufen täglich –unser Unternehmen.“■Auf dem KP2-Expertengesprächin Münchendiskutierten Fachgrößenaus Management,Wissenschaft undConsulting über künftigeUnternehmensprozesse.Wo istConrad ?www.elektronik-industrie.de

Märkte + TechnologienAchronix trifft ins SchwarzeErste FPGAs auf 22 nm Prozesstechnologie von IntelBild: Achronix SemiconductorAchronix Semiconductor hat Einzelheitenihrer FPGAs Speedster 22i HD und 22i HPbekannt gegeben. Es sind auf Basis der22-nm-Prozesstechnik von Intel hergestellteBausteine. Beide Produktfamilien sindin ihren I/O-Funktionen und ihrem Hard-IP identisch. Es wird auch für beide dieACE-Design-Plattform von Achronix verwendet,die auf Eclipse basiert.Die FPGAs der Speedster-22i-Familiehaben komplett integrierte Hard-IP-Protokollfunktionenfür Kommunikations- undTest-Anwendungen. Die Hard-IP umfasstden gesamten I/O-Protokollstack für 10-,40- und 100-Gigabit-Ethernet, Interlaken,PCI-Express-Generationen 1, 2 und 3, sowieSpeicher-Controller für DDR 3 mit2,133 GBit/s. Bei anderen FPGAs werdenDer I/O-Rahmenenthält spezielleHard-IP, konfigurierbareI/Os,Serdes,Taktgeneratorblöckemit PLLssowie konfigurierbareLogik.diese Funktionen in den programmierbarenStrukturen implementiert, was das Timingproblematisch macht und bis zu500.000 äquivalente Look-up-Tables(LUTs) des programmierbaren Teils belegt.Die synchronbasierte HD-FPGA-Familiebesteht aus vier Bausteinen, von denender größte 1,7 Millionen effektive LUTsund 144 MBit Embeded-RAM enthält. Erist eine Kombination aus hoher FPGA-Dichte und geringer Leistungsaufnahme.Als I/O-Bandbreite sind verfügbar: bis zu16 Serdes-Funktionen mit Übertragungsgeschwindigkeitenvon 28 GBit/s, 64 Serdes-Funktionenmit 12,75 GBit/s sowie 960General-Purpose-I/Os (2,133 GBit/s).Die FPGAs der HP-Familie basieren aufder patentierten Self-Timed-Architekturpico Pipe und arbeiten mit bis zu 1,5 GHzdrei- bis viermal schneller als die synchronbasiertenFPGAs. Die Speedster-22i-HP-FPGAs erzielen in Feed-Forward-Datenfluss-und DSP-Applikationen eine hohePerformance.„Die Integration von klassenbestem IP,das sich bereits in vielen Halbleiterbausteinenbewährt hat, ist Bestandteil unsererStrategie zu Realisierung von Alleinstellungsmerkmalen,“sagte John Lofton Holt,Gründer und Chairman of the Board vonAchronix. „Abgesehen von den gravierendenVerlustleistungs- und Performance-Vorteilen, die aus dem 22-nm-Prozess vonIntel resultieren, können unsere Speed ster-22i-FPGAs auf eine vielfältige Palette anbranchenführendem I/O-, Core- und Packaging-IPaus den Entwicklungen von Intelzurückgreifen.“In den avisierten Anwendungen nimmtdas integrierte Hard-IP bis zu 90 Prozentweniger Leistung auf als die Implementierungder gleichen Funktionen im programmierbarenTeil von Universal-FPGAs.Die Innovationen des 22 nm Fin-FET-Prozessesvon Intel nehmen darüber hinaus 50Prozent weniger Leistung auf und sinddennoch nahezu 40 Prozent schneller alsTransistoren auf Basis von 28 nm Planar-Prozessen. (jj)ninfoDIREKT550ei0612LED professional Symposium + Expo 2012LED-Komponentengeschäft auf kontinuierlichem WachstumskursBild: Luger ResearchVom 25. bis 27. September 2012findet in Bregenz am Bodenseedie LpS (LED professional Symposium+ Expo 2012) statt. Laut LugerResearch, den Veranstalternder LpS gingen für die parallelzum Symposium stattfindendeAusstellung bereits eine Vielzahlneuer Buchungen ein. Ein Großteilder letztjährigen Aussteller buch-te bereits sehr frühzeitig. Zu denausstellenden Firmen gehörenbeispielsweise e:lumix, Osram,Tridonic, Alanod, AT&S, Bergquist,Cree, Everlight und Zenaro, umnur einige zu nennen. Die Besucherdieser Veranstaltung kommenaus den unterschiedlichstenBereichen der Beleuchtungs- undLichtindustrie. So kamen im Jahr2011 alleine zwanzig Prozent vonBeleuchtungs- und Lichtsystem-Herstellern, zwölf Prozent ausForschung und Bildung, neun Prozentaus dem Handel und siebenProzent von LED-Herstellern.Sechs Prozent der Besucher warenIngenieure und Design-Dienstleister, fünf Prozent warenHersteller von Zulieferprodukten,und je vier Prozent waren elektronischeKomponenten- und Lampenherstellersowie Berater ausdieser Branche. Das Symposiumund die Ausstellung wenden sichinsbesondere an Zielgruppen, dieweitreichende Informationen zurLED-Beleuchtungstechnologieund auch zu deren Anwendungsmöglickeitenin Leuchten undModulen suchen. In acht Sessionsdecken 26 Referenten eine Vielzahlvon hochwertigen LED-Themenab.infoDIREKT658ei061216 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Märkte + TechnologienSicherheits-ReferenzdesignDie IP von FPGAs mit einem Pin schützenBild: MaximMaxim Integrated Products kündigt einReferenzdesign zum Schutz von Field-ProgrammableGate Arrays (FPGAs) der Spartan-6-Familievon Xilinx an. Das neue Referenzdesignumfasst außer einer kostenlosenSicherheits-Software von Maxim oderXilinx mit dem DS28EO1-100 auch einensicheren Speicherbaustein in Single-Wire-Technik.Das in den Speicherbausteinen hinterlegteAuthentifizierungsschema nach demChallenge-Response-Verfahren mit SHA-1(SHA = Secure Hash Algorithm) verhindertunbefugte Produkt-Builds und schütztDie Secure-1-Wire-EEPROM-Technologie bietet nahtloseSicherheit für Xilinx Spartan-6-FPGA-basierte Designs.das im FPGA enthaltenegeistige Eigentum (IP). DasReferenzdesign gibt Herstellerndie Möglichkeit,ohne Änderungen an derinstallierten Hardware, gebührenpflichtigeSoftware-kontrollierte Feature-Upgradesaus der Ferne freizuschalten. Das Sicherheitsschemasetzt voraus, dass in das FPGAund den sicheren Single-Wire-Speicher geheimeSchlüssel geladen werden.Der Referenz-Core von Maxim fügt sichreibungslos in den Xilinx Spartan-6-Bausteinein, belegt dort weniger als fünf Prozentder Logikzellen und erleichtert dasLaden geheimer Schlüssel in das FPGA.Von Maxim kann vor der Auslieferung eineVorprogrammierung mit speziellen kundenspezifischenSchlüsseln vorgenommenwerden. Dieser Vorprogrammierungs-Servicehängt von einer Mindestbestellmenge(MOQ, minimum order quantity) ab.Folgende Daten belegen, wie wichtig Lösungenfür Fälschungssicherheit, Markenschutzund Authentifizierung für Herstellersind: Den Geräteherstellern entstehendurch Produktpiraterie und den so genanntengrauen Markt alljährlich Verlustevon mehreren Milliarden Dollar. Die BrandProtection Alliance meldete im Jahr 2010,dass nach Schätzung der Weltzollorganisation(WZO) und von Interpol der weltweiteHandel mit gefälschten Waren von 5,5Milliarden US-Dollar im Jahr 1982 aufrund 512 Milliarden US-Dollar pro Jahrgestiegen ist und weiter wächst. Etwa fünfbis sieben Prozent des Welthandels entfallendemnach auf gefälschte Waren (Quelle:ABIresearch, Anti-Counterfeiting, BrandProtection And Authentication, June 2011,p. 14.). (ah) ninfoDIREKT642ei0612Hier istConrad.Hier !LeistungsstarkePneumatikHier !ZuverlässigeSpannungsversorgungInnovative Steuerungs- undRegeltechnikHier !Schalter fürjeden BedarfHier!Hier !PräziseMesstechnikHier!Hier !ProfessionellesWerkzeugHier !Top Wartungs- undReinigungsstoffe„Wo ist Conrad? Bei uns in der Produktion – jeden Tag.“Die Produktion muss rollen. Tag für Tag, rund um die Uhr. Ausfälle kann man sich da nicht leisten. Weder bei der Technik noch inpuncto Betriebssicherheit. Das muss einfach lückenlos klappen. Da sind wir natürlich auf einen Partner angewiesen, der uns vollunterstützt. Zuverlässig und schnell. Von Steuerungs- und Regeltechnik über Werkzeug bis zum kompletten Arbeitsschutz. Conradhilft uns echt weiter. Alle Kabel und Leitungen gibt’s zum Beispiel inkl. Kupferzuschlag und außerdem auf den Meter genau.Das ist echter Service! Deshalb ist bei uns Conrad. Auch bei Ihnen?Alles, einfach, schnell – jetzt unter:www.conrad.biz| businessbetreuung@conrad.biz | Tel. 0 96 04 / 40 89 88

Programmierbare LogikCoverstoryFPGAs: Vorteile gegenüber DSPsImplementierung leistungsfähiger VideoanalyseAnwendungen in den Bereichen intelligente Videoüberwachungssysteme (IVS), Überwachungs- und Erkennungsgeräte(ISR) oder automobile Fahrerassistenzsysteme (ADAS) sind durch hohen Datendurchsatz gekennzeichnet,wo Video-Eingänge mit einigen Megapixeln mit Video-Frame-Rate oder auch noch schneller analysiert werdenmüssen, um präzise und zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Hier bieten Strom-sparende FPGAs mit skalierbarenund portierbaren IP-Funktionen sowie flexibler und hoher Verarbeitungsleistung Vorteile gegenüber DSP-Lösungen. Autoren: Csaba Rekeczky, Gusztav Bartfai, Bob SillerBild 1: Bei derImplementierungleistungsfähigerVideoanalyse sprichtvieles für eineFPGA-Lösung.18 elektronik industrie 06/2012

Programmierbare LogikCoverstoryDie wachsende Nachfrage bei Anwendungen mit eng gekoppelterErfassung und Auswertung wie in statischenPlattformen (zum Beispiel IP-Kameras in Video-Überwachungs-Netzwerken)oder auch in mobilen Geräten(beispielsweise unbemannten Flugkörpern) erfordert eine effizienteVideo-Analyse (Bild 1). Diese ist oft eine Kombination aus einerBildsensor-Pipeline (Front-End) und entsprechender Bild-Kompression(Back-End). Angesichts des ständig steigenden Datendurchsatzesstehen Entwickler großen Design-Herausforderungengegenüber, um die bestmögliche Single-Chip-Lösung auf bestehendenHardware-Plattformen zu realisieren, bei minimiertemPlatzbedarf, Gewicht, Leistungsaufnahme und Kosten einerseitsund bester Video-Qualität andererseits.IVS-, ISR- und ADAS-SystemeVerschiedene Applikations-Szenarien stellen ganz unterschiedlicheAnforderungen an die Videoanalyse-Architektur und -Algorithmen.Es lassen sich drei Grundtypen definieren: IVS (IntelligentVideo Surveillance): Das typische Format ist hier 1080p/60fps (120 Megapixel/s). Eine statische Video-Analyse-Plattform beider Verkehrsüberwachung weist zudem mindestens zehn komplexeErfassungs-Regeln (beispielsweise bei der Missachtung von Rotlicht,Erfassung des Kennzeichens, und so weiter) auf. Dafür ist dieVerfolgung von mehreren Objekten, Merkmal-, Signatur- undHintergrundanalyse erforderlich. Die Latenzzeit liegt bei typischzwei bis vier Frames.ISR (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance): Hierbeihandelt es sich um mobile Videoanalyse-Plattformen mit typisch1024 x 1024, 1000 fps (1 Gigapixel/s). Typisch sind mindestensfünf verschiedene Erfassungskriterien (zum Beispiel die Erfassungund Verfolgung von Personen in unterschiedlichen Umgebungenoder die Identifizierung von spezifischen Objekten beim Überflugin geringer Höhe). Für diese Applikation ist ebenfalls die Verfolgungvon mehreren Objekten, Merkmal-, Signatur- und Hintergrundanalyseerforderlich, allerdings mit Latenzzeiten von maximalein Frame.ADAS (Advanced Automotive Driver Assistance): Hier sind dietypischen Kennzahlen 1280 x 720 / 30 fps x 4 Kamera-Streams (110Megapixel/s). Diese mobilen Videoanalyse-Plattformen (Bild 2)müssen ebenfalls mindestens fünf verschiedene Erfassungskriterienkönnen (zum Beispiel die Erfassung von Fußgängern, Fahrzeugen,Fahrrädern, Verkehrszeichen…). Das bedingt die gleichzeitigeVerfolgung mehrerer Objekte, Merkmal-, Signatur-, Hintergrund-und Bewegungs-Analyse, mit Latenzzeiten von ein bis zweiFrames.Software-Lösungen auf DSP-Basis habenEinschränkungenEs ist sehr schwierig, will man alle drei genannten Beispiele miteiner feststehenden Hardware-Plattform zufriedenstellend lösen.Noch mehr, wenn der Markt eine kostengünstige, flexible Single-Chip-Lösung für verschiedene Umgebungen fordert. Das IVS-Beispielweist einen moderaten Durchsatz (120 MPixel/s) bei Video-Frame-Raten auf. Andererseits ist eine komplexe und variableAnalyse mit einer relativ hohen Anzahl verschiedener Erkennungsregeln(>10) erforderlich, die parallel mit einer moderatenLatenzzeit (30 bis 120 ms) verarbeitet werden müssen. Das legt eineBereitstellung der entsprechenden Hardware-Ressourcen mitFokus auf die Verarbeitungsaspekte nahe. Das ISR-Beispiel zeigtdagegen einen sehr hohen Durchsatz (1 GPixel/s) und nur moderateAnalyseaufgaben. Allerdings ist eine Bewegungsanalyse mitsehr geringer Latenzzeit (1 ms) erforderlich. Diese Charakteristikasprechen für eine sorgfältige Zuordnung der Ressourcen für denDurchsatz und die Verarbeitungsleistung. Das ADAS-Beispielschließlich ist durch einen moderaten Durchsatz (110 MPixel/s)gekennzeichnet. Allerdings erhöhen die verschiedenen Kameraeingänge,die parallele Erfassung von mehreren Ereignissen undder Abgleich mit der unterschiedlichen Autogeschwindigkeit dieKomplexität.Darüber hinaus lassen sich schnell mindestens ein Dutzend andereApplikationen benennen, die irgendwo zwischen diesen dreigenannten Basis-Beispielen liegen. Das legt nahe, dass das kompletteSpektrum an Videoanalyse-Problemstellungen nicht mit einerreinen Software-Lösung auf herkömmlichen DSP/ASIC-Plattformenohne rekonfigurierbare Hardware adressiert werden kann.Entweder muss man Abstriche beim Durchsatz oder bei der Verarbeitungs-Genauigkeitmachen.Vor diesem Hintergrund wird klar, dass für die anspruchsvolleVideoanalyse eine innovative Architektur/Algorithmus-Lösungerforderlich ist. Dazu gehören mehrere Verarbeitungs-Layer, einedurchdachte Kommunikations-Architektur mit Bottom-up- undBottom-down-Verarbeitung und genau ausgewählte, skalierbareHardware-Beschleuniger (Coprozessoren), die für die jeweiligeMerkmal- und Signatur-Erfassung rekonfiguriert werden können.All diese Anforderungen lassen sich nur mit komplexen, rekonfigurierbarenFPGAs umsetzen. Damit sind flexible Hardware-Software-Codesignsmöglich, während gleichzeitig Design-Komplexität,-Kosten und -Leistungsaufnahme gesenkt werden können.Hardware-Architektur für effiziente VerarbeitungSerielle Hardware/Software-Architekturen sind für anspruchsvolleVideoanalysen nicht geeignet, da der Ressourcen-Bedarf mit zunehmendemDurchsatz beziehungsweise zunehmender Verarbeitungsleistungexponenziell steigt. Optimierte Hardware-Software-Pipeline-Architekturen können serielle Architekturen effizient ersetzen,wenn die Videoanalyse relativ einfach ist und in ein Verarbeitungs-Frameworkimplementiert werden kann, das nur einelokale Verarbeitung erfordert. Das heißt, wenn das zu erfassendeObjekt ein gut definiertes lokales Raster hat und sich gut vom Hintergrundabhebt. Anspruchsvollere Videoanalyse-Aufgaben könnennur durch verschiedene Verarbeitungs-Layer adressiert werden.Dies beinhaltet eine Kombination aus lokaler und globalerVerarbeitung sowie Processing-Module, die in einer Kommunikations-Architekturmit verschiedenen Feedback-Mechanismen organisiertsind. Dieser Ansatz erfordert eine flexible Ressourcen-Zuordnung und dynamische Rekonfigurierung. Die Steuerungund die Verarbeitungsqualität (meist angegeben in PoD, Type 1-Auf einen BlickFür anspruchsvolle VideoanalysenFür anspruchsvolle Videoanalysen ist eine innovative Architektur-/Algorithmus-Lösungerforderlich. Nur FPGA-Plattformen bieten die Design-Freiheitund die Flexibilität, die dafür erforderlich sind. Die Videoanalyse-Lösungvon Altera auf Basis der Cyclone IV-FPGAs liefertdie benötigte Rechenleistung für eine HD 1080p/30fps-Echzeit-Videoverarbeitung.Mittlerweile stehen mit der Cyclone V-Familie28-nm-FPGAs zur Verfügung, und damit eine noch leistungsfähigereAlternative für die Implementierung anspruchsvoller Videoanalyse.infoDIREKT www.all-electronics.de606ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 19

Bild 3: Blockschaltbild für ein Video-Design gemäß 1080p.betritt. Mit dieser Videoanalyse kann der Überwachungsprozessautomatisiert werden. Mittlerweile stehen mit der Cyclone V-Familie(Bild 4) 28-nm-FPGAs zur Verfügung, die eine noch leistungsfähigereAlternative für die Implementierung anspruchsvollerVideoanalyse darstellen. Dafür nutzen sie den 28 LP (LowPower)-Prozess von TSMC mit einer um bis zu 40 Prozent geringerenGesamt-Leistungsaufnahme und bis zu 30 Prozent geringerestatische Leistungsaufnahme als die Vorgänger-Generation. DieCyclone V-FPGAs bieten zudem Strom-sparende serielle Transceivermit nur 88 mW je Kanal bei 5 Gbit/s und liefern eine Performancevon mehr als 4000 MIPS bei unter 1,8 W. Darüber hinaussind vielfältige Hard-IP-Blöcke integriert, wie Speicher-Controllerfür 400-MHz-DDR3 oder Hard-IP für PCI Express Gen2. Die Familiebesteht aus sechs Varianten, je nach Design-Anforderungen:E für reine Logik, GX mit 3,125-Gbit/s-Transceivern, GT mit5-Gbit/s-Transceivern sowie den entsprechenden Varianten SE, SXund ST mit integriertem Dual-Core-ARM-HPS (Hard- Processor-System). Das komplette 28-nm-FPGA-Portfolio von Altera bietetklar differenzierte Lösungen mit den Arria V-, Cyclone V- undStratix V-FPGAs sowie den Hard Copy V-ASICs. (ah)nDie Autoren:Csaba Rekeczky: CTO und President Eutecus, Inc.Gusztav Bartfai: Director of European Operation, Eutecus HU Ltd.Bob Siller: Senior Strategic Marketing Manager, Altera.Quarze undOszillatorenPEMCO■ Uhrenquarze /32kHz Quarze■ Real Time Clocks■ AT und HF Quarze■ Oszillatoren undOfenoszillatoren (OCXO)Bilder: AlteraBild 4: Die neuesten 28-nm-FPGAs ermöglichen leistungsfähige und dennochStrom-sparende Video-Designs.V-5_2012-GUSC-6071MSC Vertriebs GmbHTel. +49 7249 910-450pemco@msc-ge.comwww. msc-ge.comDISTRIBUTOR OFMICRO CRYSTAL SWITZERLAND

Programmierbare LogikBild 1: FPGAs haben sich vom Logikbaustein zum Trägermedium leistungsstarker programmierbarer Systemintegration gewandelt.Programmierbare SystemintegrationEntwicklungs-Suite Vivado verbessert FPGA-EntwicklungFür das nächste Jahrzehnt der All-Programmable-Bausteine hat Xilinx in den letzten vier Jahren eine Design-Umgebung völlig neu entwickelt, mit der Integration und Implementierung von IP und kompletten Systemen biszu viermal schneller als bisher ablaufen sollen.Autor: Tom FeistSchon seit einigen Jahren sind die feldprogrammierbarenGate-Arrays (FPGA) durch konsequente Innovationsschritteüber ihre Support-Funktion als programmierbareLogikbausteine weit hinausgewachsen (Bild 1). Zu dieserstark erweiterten Funktionalität kommen dann noch die Forderungennach höherer Produktivität beim System-Design und einerVerkürzung der Marktreifezeit, die mit bisherigen Entwicklungsumgebungennicht in gewünschtem Maße befriedigt werdenkonnten. Vor allem machten sich Engpässe in zwei wesentlichenBereichen störend bemerkbar: Integration und Implementierung.In der Integrationsphase sind dies Wiederverwendbarkeit vonDesign-Elementen und IP (intellectual property)-Blöcken vorgefertigterFunktionalität, die Integration von Algorithmen in C sowieals RTL vorliegende IP, die Mischung von DSP, eingebettetenFunktionen, Verbindungsstrukturen mit Logik, wie auch die Verifizierungvon Blöcken und ganzen Systemen.Stärkere Anforderungen an die Implementierung stellen hierar-chische Chip-Planung und Partitionierung, physikalische Optimierungenüber mehrere Bereiche und Dies hinweg, multivariableAbwägungen „Design gegen Timing" und die leidigen Änderungenin letzter Minute ECO (engineering change order), die einenRattenschwanz an Folgen nach sich ziehen können.Aus einem neuen Ansatz heraus, der auf die neuesten EDA-Technologien sowie die Akquisition entsprechend kompetenterUnternehmen aufbaut, ist die Design-Suite Vivado entstanden, derenElemente im Bild 2 zusammengestellt sind: Eine integrierteEntwicklungsumgebung, die auf einem gemeinsam genutzten, skalierbarenDatenmodell basiert, auch Debug-Funktionalität mitAnalyse umfasst und bis zu 100 Millionen Gatter beherrschenkann. Eine besonders auf IP und Systeme zugeschnittene Integrationmit schneller Verifizierung überwindet den Integrationsengpass,während der schnelle, hierarchisch angelegte und vor allemdeterministische Design-Abschluss die Implementierung beschleunigtund dabei noch letzte Änderungen zulässt.22 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Programmierbare LogikSkalierbares DatenmodellDie Kernfunktionen einer FPGA-Design-Suite begleiten alleSchritte der physikalischen Implementierung: Synthese, Flächenaufteilung,Platzierung, Verschaltung, Analyse von Leistungsbedarfund Timing sowie Optimierung und ECO. Mit Vivado hatXilinx dafür einen zeitgemäßen Entwicklungsablauf geschaffen,der die Anwender zügig zum erfolgreichen Design-Abschlussführt.Als Basis dient eine einziges, gemeinsam genutztes und skalierbaresDatenmodell, auf das aus allen Design-Schritten zugegriffenwerden kann: Synthese, Simulation, Flächenaufteilung, Platzierungmit Verschaltung und anderen. Dies ermöglicht umfassendesDebugging und Analysen, so dass dem Anwender transparenterEinblick in entscheidende Design-Metriken, wie Timing, Leistungsbedarf,Ressourcenausnutzung und Verschaltungsengstellenviel früher im Design-Prozess gewährt wird. Deren anfänglich geschätzteStartwerte gewinnen in dem Maße an Genauigkeit, in demder Design-Prozess fortschreitet.Über dieses einheitliche Datenmodell kann Xilinx sein neuesmehrdimensionales und analytisches Platzierungs- und Verbindungs-Toolmit dem RTL-Synthesewerkzeug, mit neuen mehrsprachigenSimulatoren und individuellen Tools, wie dem IP-Generator,dem Pin-Editor oder Flächenplaner verbinden. Durchdiese enge Kopplung kann sich der Anwender, der weitgehend automatisierteDienste anstößt, darauf verlassen, dass die meiste Arbeitkorrekt erledigt wird. Aber auch der Power-Anwender, dergerne jeden Schritt individuell festlegen möchte, bekommt bessereAnalyseergebnisse und stärkeren Durchgriff für seine Design-Vorstellungen.Hierarchische Chip-Aufteilung mit schneller SyntheseMit den wachsenden Fähigkeiten von FPGAs geraten die damit realisiertenSysteme auf dem Chip immer umfangreicher. Nach demMotto „Teile und Herrsche" bietet Vivado dem Anwender dafür dieMöglichkeit, große Designs aufzuteilen und jeweils getrennt zusynthetisieren, zu implementieren und dann zu verifizieren. Eineneue Art der Design-Bewahrung konserviert wiederholbare Timing-Ergebnisseund ermöglicht damit eine partielle Rekonfigurierungdes Designs.Ebenfalls neu gestaltet wurde die Synthese-Engine, die Millionenvon Logikzellen handhaben kann. Sie bietet überragende Unterstützungfür die synthetisierbare Untermenge von System Verilog– besser als jedes andere Tool auf dem Markt. Sie arbeitet auchdreimal schneller als XST, die von der Design Suite ISE bekannteSynthesetechnologie von Xilinx. Darüber hinaus bietet sie eineQuick-Option, mit der Entwickler rasch ein Gefühl für die Flächeals auch den Umfang des Designs gewinnen können. Das befähigtsie insbesondere, Fehler bis zu 15-mal schneller als vorher auf derRTL-Ebene oder im Gate-Level-Schaltplan aufzuspüren und zubeseitigen.Auf einen BlickEngpässe überwindenNeuere Entwicklungen, wie die erweiterbare Processing-PlattformZynq EPP, die revolutionäre dreidimensionale SSI (stacked siliconinterconnect)-Verbindungstechnik der Virtex-7-Bausteine oder die Integrationvon ARM- und Xilinx-Subsystemen, Algorithmen und Ein/Ausgängen ermöglichen den Aufbau kompletter Systeme auf demChip. Diese außergewöhnlichen Fähigkeiten bündelt der Begriff ALL-Programmable Devices für leistungsstarke programmierbare System-Integration.infoDIREKT www.all-electronics.de503ei0612Multidimensionale PlatzierungFrühere Generationen von FPGA-Entwurfswerkzeugen gingen beider Platzierung und Verbindung prinzipiell eindimensional vor:Das Timing war vorgegeben und ein heuristisches Optimierungsverfahrensuchte pseudozufällig nach einem geeigneten Platz fürdie Logikzellen, deren Lage die Zeitvorgaben am besten erfüllten.Dieses Vorgehen machte bei den bisherigen, kleineren Designs vonunter einer Million Gattern durchaus Sinn, da Zeitverzögerungenim Wesentlichen von den Logikzellen herrührten. Bei den heutigenumfangreichen Entwürfen und den verbesserten Silizium-Fertigungsprozessentragen aber Verbindungen und ihre Verdichtungwesentlich stärker zu Verzögerungen bei, so dass die Ergebnisseder eindimensionalen Vorgehensweise bei größeren Komplexitätenimmer mehr Unsicherheiten aufweisen dürften.Im Hinblick auf eine Zukunft im Multimillionen-Gate-Raumentwickelte Xilinx für Vivado eine moderne, multidimensionaleanalytische Platzierungs-Engine, deren Leistung den teuren Placeand-Route-Toolsfür ASICs Paroli bieten kann. Sie findet analytischeine Lösung, die in erster Linie drei Dimensionen eines Designsminimiert: Timing, Dichte und Verdrahtungslänge. Dasfunktioniert auch für 10 Millionen Gatter schnell, deterministischund mit gleichbleibend starker Ergebnisqualität. Da alle drei Faktorensimultan behandelt werden, sind weniger Iterationen nötig.Bild 3 verdeutlicht die Abhängigkeit der Laufzeit für Place-and-Route von der Bausteinkomplexität in Codezeilen LC (lines ofcode). Die bisher eingesetzte Entwicklungsumgebung ISE braucht,wie der Mitbewerb auch, 12 Stunden für die Bearbeitung von einerMillion Codezeilen. Vivado dagegen schafft das gleiche Pensum innur 4,6 Stunden mit dem angenehmen Nebeneffekt, dass die Laufzeitweniger variiert und damit wesentlich besser abgeschätzt werdenkann.Was mit der neuen Entwicklungsumgebung erreicht werdenkann, zeigt folgendes Entwurfsbeispiel: Die RTL-Beschreibung fürdie Zynq-7000 EPP Emulations-Plattform, ein sehr großes undkomplexes Design, wurde sowohl in die ISE Design Suite als auchin die Vivado Design Suite zur automatisierten Behandlung eingegeben.Zielsystem war in beiden Fällen das größte FPGA von Xilinx,ein Virtex-7 2000T mit SSI. Während die Place-and-Route-Engine der Vivado Design Suite nur 5 Stunden zur Platzierung der1,2 Millionen Logikzellen brauchte, war die ISE Design Suite (Version13.4) erst nach 13 Stunden damit fertig. Die Ergebnisse unterscheidensich signifikant und sind im Bild 4 zusammengestellt:Danach schaffte Vivado die Aufgabe mit wesentlich weniger Ver-www.elektronik-industrie.deelektronik industrie 06 / 201223

Programmierbare LogikBild: Knut Wiarda - Fotolia.com26 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Programmierbare LogikFPGAs für BildsensorenschnittstelleCMOS-Sensor-Anbindung im FocusGanz unbestritten ist der Bildsensor das wichtigste Bauteil einer Video- oder Bildverarbeitungs-Pipeline in einerdigitalen Videokamera oder einer Fotokamera. Ohne Sensor gibt es auch kein Bild, das verarbeitet werden muss.Der Beitrag beschäftigt sich ausschließlich mit den Schnittstellen für CMOS-Sensoren, wobei FPGAs als kostengünstigerMechanismus zur Anpassung fungieren.Autoren: Niladri Roy und Ted MarenaBildsensoren sind dafür berüchtigt, dass sie nicht standardisiertsind. Sie tendieren dazu, sich in ihren angewandtenSchemata zu unterscheiden. Beispielsweise gibt esUnterschiede in der Art und Weise, wie sie sichtbaresoder infrarotes Licht in elektrische Signale umwandeln – und zwarbesonders in dem genutzten Codierverfahren, bei dem das Signalmanchmal noch komprimiert wird, bevor es den Chip verlässt.Auch gibt es verschiedene Vorgehensweisen wie Register innerhalbdes Sensors programmiert werden müssen, um Parameter wie Verstärkung,Belichtungszeit, Sensor-Modi (zum Beispiel linear,HDR) oder Sensorbild-Koordinaten und so weiter einzustellen.Außerdem ist zu beachten, wie sie spezielle Funktionen wie beispielsweiseHDR/WDR (High/Wide Dynamic Range, hoher/breiterDynamikbereich) implementieren – zum Beispiel über mehrereSensoren im gleichen Gehäuse, mehrere Belichtungen desselbenEinzelbilds. Unterschiede gibt es auch in den von den Sensor-Herstellernfestgelegten Schnittstellen, über die jeweils die Signale ausdem Sensor heraus und weiter (Downstream) an die Verarbeitungslogikgelangen.FPGAs fungieren dabei als kostengünstiger Mechanismus zurAnpassung an eine Vielzahl von Signal-Codierverfahren, Register-Management-Schemen, HDR-Mechanismus-Adaptionen undSensor-Schnittstellen; sie stellen dabei programmierbare Unterstützungfür unterschiedliche Sensortypen zur Verfügung.Auf einen BlickFPGAs als kostengünstiger Mechanismus zurAnpassungFPGAs stellen eine kostengünstige programmierbare Logikplattformzur Verfügung, mit der sich bei sehr geringem Platzbedarf auf derLeiterplatte (Footprint) leicht die Signale von unterschiedlichen Sensor-Schnittstellenin digitale Signale umwandeln lassen, die sich zurweiteren Verarbeitung in der nachfolgenden (Downstream-) Logikeignen.infoDIREKT www.all-electronics.de502ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 27

Brückenfunktionalität zwischen dem seriellen Interface HiSPi vonAptina Imaging und der parallelen DSP-Schnittstelle von Texas Instrumentsher (Bild 4).Dieses Referenzdesign verbindet auf seiner Eingangsseite einenAptina-Sensor, der über eine serielle HiSPi-Schnittstelle verfügt,mit einem TMS320DM3X5 von TI auf der Ausgangsseite. DieSchnittstellen sind mit den Aptina-A-1000-Sensoren MT9M034/MTM024 und MT9J003 auf einer Testplattform getestet. Das Referenzdesignunterstützt Paket- und Streaming-Daten in HiSPi-Formaten– und zwar für ein bis vier Lanes, die mit jeweils bis zu 700MBit/s arbeiten. Das Design emuliert aber auch den parallelenSensor-Ausgang mit Busbreiten von 8, 10, 12, 14 oder 16 Bit Breiteam Ausgang. Die Parallelschnittstelle lässt sich für die LVCMOS-Pegel 1,8 V, 2,5 V oder 3,3 V konfigurieren. Bild 5 zeigt ein Blockschaltbilddes Referenzdesigns.Brückenfunktion für Sensor-SchnittstellenIn dreierlei Hinsicht stellen die Brückenfunktionen zwischen Bildsensorenund ASSP eine Herausforderung für die programmierbareLogik dar. Zum einen muss das FPGA die Schnittstellensignalein elektrischer Hinsicht unterstützen, und andererseits müssen dieI/Os des FPGAs über ausreichend Umsetzungs-Logik verfügen,um die schnellen seriellen Sensor-Schnittstellen zu unterstützen.Der dritte Aspekt ist die Tatsache, dass das FPGA bei sehr geringemPlatzbedarf auf der Leiterplatte eine kostengünstige Lösungbieten muss, um so in die beengten Bauräume moderner Videokameraszu passen.Die nichtflüchtige FPGA-Familie Lattice XP2 ist mit ihrer bewährtenund erprobten, gut dokumentierten Sub-LVDS-Unterstützungsehr gut auf die elektrischen Anforderungen für Brücken-Funktionalitäten bei Bildsensoren ausgerichtet. Die integriertenPLLs, spezielle Taktressourcen (Edge Clocks) und eineI/O-Gearing-Logik lösen die Probleme von schnellen seriellen Sensor-Schnittstellen.Zudem arbeitet das Lattice XP2 auf einem kostengünstigenFootprint, weil es lediglich 8 mm x 8 mm auf der Leiterplattebeansprucht. Zusätzlich benötigt die Produktfamilie LatticeXP2 auf Grund ihres nichtflüchtigen Aufbaus kein externes Boot-PROM, so dass zusätzlicher Platz auf der Leiterplatte eingespartwird, was die Bausteine zu einer attraktiven programmierbaren Logik-Plattformfür Sensor-Schnittstellen macht. Da ISP-IP (Bildverarbeitungs-IP)verfügbar ist, sind größere Lattice XP2-Bausteine auchin der Lage, bestimmte Funktionalitäten zu übernehmen. Hierzugehören beispielsweise die Linearisierung der Sensordaten, die Programmierungder Register im Sensor, das De-Bayering (Errechnender korrekten Farbdaten aus einem Sensor mit Bayer-Farbsensor-Anordnung), Korrektur defekter Pixel, Gamma-Korrektur und einfacheHDR-Operationen mit bis zu 24 Bit pro Farbkanal. (jj) nDie Autoren: Niladri Roy und Ted Marena sind Mitarbeiter von LatticeSemiconductor.Oft kopiert –doch nie erreicht:Leiterplattenonline kalkulierenFREE STENCILBestückungonlineKostenloseLayoutsoftwareAkzeptierteLayoutformateKollisionsprüfungzum AnfassenWatch“ur“PCBPünktlich oderkostenlos8h-Eilservice✓✓✓✓✓✓✓✓Das Original seit 1994!www.pcb-pool.comBasista Euro- Leiton WEdirekt multi-cbcircuits✓✓✓✓✓✓ ✓16 6 1 3 5 3Unverstärkte Pad TypenSBC-7 violettgrau 7 W/mKSBC-5 grau 5 W/mKSBC-3 grau 3 W/mKSBC rosa 1,5 W/mKWeiche, gelartige Pads mit einerShorehärte von 2 - 10° - beidseitighaftendStärken 0,5 bis 5,0 mmGlasgewebe Deckfolie PadsSB-V0-7 7 W/mKSB-V0-3 3 W/mKSB-V0YF 1,3 W/mKSB-V01,3 W/mKGlasgewebe Deckfolie und weiche,gelförmige Unterseite.Shorehärte 2 - 20°. Einseitig haftend bisklebend. Stärken 0,5 bis 5,0 mmPCB-POOL ® ist eine eingetragene Marke der Beta LAYOUT GmbHSilicon-Glasgewebe FolieSB-HIS-4 4 W/mKSB-HIS-2 2 W/mKSB-HIS1 W/mKDünne glatte Folie, auch einseitighaftend - ohne zusätzlichen Kleber.Stärken 0,23 und 0,30 mmBild 5: Blockschaltbild der Schnittstellen-Brücke zwischen Aptina HiSPi undTI DM385.www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 29

LeistungselektronikBilder: Infi neonBild 1: Pressfit ist eine niederohmige kaltverschweißteVerbindung.Bild 2: Selbsteinpressende Montage des Smartpim 1.Bild 3: SchematischeDarstellungdes Smart-Moduls:DieAnschraubkräftewerden auf denRahmenÜbertragen. Derinnere, entkoppelteModulkern istdabei geschützt.Die elektrische Verbindung zwischen Modulen und Leiterkartewird normalerweise durch eine der drei Verbindungstechnologienhergestellt: Löten, Federkontakteoder Pressfit-Kontakte. Um die Produktionskosten zusenken und im Prozessablauf sowie bei der Umrichter-Entwicklungdie nötige Flexibilität zu wahren, geht der Trend zu wenigerLötverbindungen. Die Zuverlässigkeit eines Pressfit-Kontakts istim Vergleich zu den anderen Kontaktarten nachgewiesen klar besserund basiert auf einer gasdichten Kontaktfläche, die gegen klimatischeEinflüsse und korrosive Umgebungen weitgehend immunist. Möglich ist dies durch die plastische Verformung derKontaktstelle, bei der eine Kaltschweißverbindung entsteht. Dadurchergibt sich ein sehr niedriger und stabiler Kontaktwiderstand,der die Technologie sowohl für hohe Ströme wie auch fürempfindliche Signale mit niedrigem Pegel prädestiniert. Mit dengenannten Vorteilen birgt Pressfit das größte Potenzial für diekünftige Anwendung. In Bild 1 ist die Arbeitsweise der Kaltverschweißungbei Pressfit-Verbindungen dargestellt.Anziehen einer Schraube hergestellt. In Bild 2 ist diese Montagedargestellt und wird als Self Acting Pressfit bezeichnet.Während der Montage überträgt der Gegenhalter die Kraft derSchraube auf die Leiterkarte und drückt die Pressfit-Kontakte indie entsprechenden Löcher der Platine. Nach dem Festziehen derSchraube sind die Platine und das Modul zwischen Gegenhalterund Kühler fest fixiert. Daher kann in direkter Nähe des Modulsauf weitere Befestigungspunkte verzichtet werden.Um verschiedene Leistungsbereiche abzudecken, entsteht eine gesamteFamilie von IGBT-Modulen mit insgesamt drei Modulgrößen.Die folgenden Tests wurden mit dem Smartpack 1-Modul durchgeführt,können aber auch auf Smartpack 2 und Smartpack 3 übertragenwerden, da die mechanische Auslegung vergleichbar ist.Auf einen BlickLötfreie Montage in einem einzigen SchrittMit der Kombination aus der Pressfi t-Technologie und einer Gehäuse-Entwicklung für die sichere, einfache, schnelle aber robuste Montageist eine Modullösung für die Zukunft entstanden. Zur Überprüfung dermechanischen Widerstandsfähigkeit und Verhaltens des Smart 1-Modulswurden zahlreiche Versuche durchgeführt. Alle zeigen, dass sichdas Smart-Konzept in der Praxis bewährt und alle derzeitigen Verbesserungsmöglichkeitenin einem Leistungsmodul ausschöpfen kann.Einfache Montage durch Self Acting PressfitDank der Pressfit-Kontakte und eines speziell optimierten Gehäuseseigenen sich die Smartpim- und Pack-Module in besondererWeise für eine schnelle und robuste Montage in einem einzigenSchritt. Die Befestigung am und thermische Verbindung mit demKühlkörper, sowie der elektrische Kontakt mit der Leiterkarte wer-infoDIREKT www.all-electronics.deToshiba Power den in Mosfet einem einzigen, 210x82 schnellen Ger QR.qxd:Layout Verarbeitungsschritt 1 24/5/12 durch das 16:55 Page 1501ei0612DTMOS IV SUPER-JUNCTION-LEISTUNGSMOSFETSVON TOSHIBA: MEHR GEHÄUSE-VARIANTEN,CHIPS MIT OPTIMIERTEM RDS(on) x QgDie innovative Familie der DTMOS - Leistungs - Mosfets von Toshiba steht jetzt in Ihrer neuestenGeneration DTMOS IV als 600V Variante zur Verfügung. Eine einfach kontrollierbare Schaltgeschwindigkeit,erreichbar durch die optimierte Rds(on) x Qg - Werte der DTMOS IV Chips, ermöglicht eine effizientereApplikations-Gestaltung.Das TO-220SIS mit massiven Kupferverbindungen statt Standarddraht-Bonding, sowie das leistungsstarkeTO-3P(N) Gehäuse bilden die Basis der verfügbaren Varianten, gefolgt von TO-220 und der kompakten SMDBauform DPAK. Weitere kompakte Gehäuse Bauformen werden folgen.Besuchen sie uns noch heute auf www.toshiba-components.com/powerSCAN ME

LeistungselektronikBild 4: DerDuplexrahmenentkoppeltalle Kräfteund schütztdas Modul.Bild 5: Auch bei einerinhomogen, falschaufgetragenenWärmeleitpaste: keinProblem für die Keramik.Bild 6: ExzellenteVerteilung der Wärmeleitpaste.Smart bringt ein attraktives RahmenprogrammWährend der Entwicklung der Module wurde ein besonderer Wertauf die mechanische Robustheit gelegt. Ein wichtiger Aspekt dabeiwar es die Keramik vor allen Verschraubungskräften und anderenäußeren Belastungen zu schützen. Dies ermöglicht der Duplex-Rahmen. Er besteht, wie in Bild 3 dargestellt, aus einem innerenModulkern und einem äußeren Rahmen. Die Schraubkraft wirktnur auf den äußeren Rahmen. Dieser ist über elastische Elementemit dem inneren Modul verbunden. Die Schraube drückt das Modulalso „nur" indirekt gegen den Kühlkörper.Das Thema Keramikbruch gibt es bei Smart-Modulen praktischnicht. Grund ist die Entkopplung der Schraubenvorspannkraft zuder Keramik (DCB) durch ein Duplexrahmen-Prinzip. Die Verarbeitungder IGBT-Module ist damit äußerst unkompliziert. EinBlick auf die Konstruktion dieses Rahmens in Bild 4 lässt erkennen,dass das Modul aus einem inneren Gehäuse und einem äußerenRahmen besteht. Der innere Teil des Moduls ist mit dem äußerenRahmen durch entkoppelnde Stege verbunden. Während desEinpressvorgangs setzt ab einer bestimmten Kraft der äußere Rahmenvollflächig auf dem Kühlkörper auf. Danach werden alle Kräftevom äußeren Rahmen aufgenommen, ohne diese nach innenweiterzugeben. Die Finite Elemente Simulation in Bild 4 zeigt aufder linken Seite die Kraftverteilung und auf der rechten Seite diemögliche Verformung der Modulteile. Es ist direkt zu erkennen,wie der innere Modulkern vom Rahmen geschützt wird. Im Unterschiedzur standardmäßigen Modulkonstruktion bedeutet dieseKraftentkopplung im Smart-Aufbau, dass der Modulkern vor denhohen Belastungen der Verschraubung geschützt ist, und weiterhin,dass die Wärmeleitpaste die nötige Zeit erhält, um in die Freiräumezu fließen, falls zu viel Paste appliziert wurde.Um die Wirksamkeit des Smart-Konzepts sicherzustellen, wurdeneinige einfache Tests durchgeführt. Dabei wurde die Wärmeleitpastewie in Bild 5 gezeigt, absichtlich falsch aufgebracht. Diebeispielhaft gezeigte falsche Aufbringung führte nicht zu Keramikbrüchenoder zu jedweden Schäden der DCB-Struktur oder desModuls.Die Tests wurden mit dem Nennanzugsmoment von 8,5 Nm, einerDrehzahl von 500 U/min und in einem einzigen Montageschrittdurchgeführt. Bei vielen Tests mit deutlich überhöhtenDrehmomenten von bis zu 20 Nm konnte das Innere des Modulsnie beschädigt werden. Ein Isolationsausfall konnte nie provoziertwerden. Keramikbrüche, wie sie in der Praxis bei anderen Modulenvorkommen, werden somit beim Smartpim 1 und Smartpack1eliminiert.Nach der Montage fixiert der Duplex-Rahmen die Platine rundum das Modul. Befestigungen der PCB in Modulnähe könnenfolglich entfallen, da die PCB durch den Rahmen bereits fest amKühlkörper fixiert ist. Alle Kräfte und mechanische Spannungender Platine werden durch den äußeren Rahmen vom inneren Modulkernferngehalten. Mechanische Belastungen wie Vibrationensind demzufolge unter normalen Bedingungen für das IGBT-Modulals unkritisch anzusehen.Zu heiß gibt es nichtNach der Montage ist thermische Leistungsfähigkeit in RichtungKühlkörper und damit der tatsächlich nutzbaren Leistung des Modulsdie wichtigste Kenngröße. Wie gewöhnlich wurde der WärmeübergangR thvom Smart 1-Modul zum Kühlkörper im Gegensatzzu Mitbewerbern mit parallel betriebenen IGBTs gemessen,um Kopplungseffekte zu berücksichtigen und zu belastbaren Ergebnissenzu gelangen. Der resultierende R thjheines FP35R12U1T4,ein PIM-Modul (enthält Wechselrichter, Gleichrichter und BremsstellerLeistungsfunktion) mit 35 A Nennstrom und 1200 V Sperrspannung,beträgt 1,05 K/W – ein sehr guter Wert, insbesonderebei parallel betriebenen IGBT-Chips im Modul.Während des Montageprozesses wird das Modul gegen denKühlkörper gedrückt. Dabei wird die Kraft zur Optimierung desthermischen Übergangs vom äußeren zum inneren Gehäuse übertragen.Die über die gesamte Fläche des Moduls verteilten Pressfit-Pins drücken zusätzlich die DCB an den Kühlkörper.Durch dieses Design ist die gleichmäßige Druckverteilung beider Montage garantiert. Folglich ist der optimale thermische Widerstanddurch das Design automatisch gegeben und nicht vonäußeren Einflüssen wie dem Drehmoment abhängig. Die Schichtdickeder Wärmeleitpaste wird dabei auf wenige µm minimiert.Damit schimmert sogar das Kupfer des Modulbodens durch dieWärmeleitpaste hindurch. Eine typische Verteilung der Wärmleitpasteist in Bild 6 dargestellt. (jj)nDer Autor: Marc Buschkühle ist Mitarbeiter der Infineon Technologies AG.32 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

LeistungselektronikKunze Folien auf der PCIMLinien und Trademark für WärmemanagementBauteileKomponenten & GeräteHalbleiterSolid StateRelaysby Crydomalle Bilder: Kunze FolienOben: Li-Kool-Kühlplatte mit IGBTs.Links: Explosionsansicht der neuenBefestigungsklammern für MOSFETs.Kunze Folien ist bekannt als Hersteller undAnbieter von Wärmeleitmaterialien undhat auch ein breites Angebot an Kühlkörpernim Programm. Erstmals präsentiertedie Firma auf der PCIM kundenspezifischeKühlplatten, die Kunze unter der Marke LiKool hat schützen lassen. KundenspezifischeLi-Kool-Kühlplatten erreichen in Verbindungmit den Wärmeleitfolien eine optimalethermische Leistung. Diese Kühlplattenbesitzen hohe Druckstabilität undkönnen mit den unterschiedlichsten Kühlkanalformenohne sichtbare Nähte oderSchraubverbindungen bereits ab einerStärke von 8,5 mm gefertigt werden. Daspatentierte Herstellungsverfahren garantierteine einzigartige Oberflächen- undMaterialqualität und wird neben dem Einsatzin der Leistungselektronik unter anderemauch den hohen Anforderungen derAutomobilindustrie und der erneuerbarenEnergie gerecht.Neben Li Kool zeigte Kunze auch neueBefestigungsklammern, die erstmals auselektrisch hoch isolierendem Kunststoffhergestellt werden. Sie wurden speziell fürdie Anforderung der Leistungselektronikentwickelt, insbesondere für MOSFETs imTO-247. Die Befestigungsklammern könnenaufgrund ihrer Form aber auch flexibelund vielseitig eingesetzt werden und sindnicht brennbar nach UL94-V0.Mit der Installation einer modernencomputergesteuerten und speziell für KunzeFolien entwickelten Spritzgussanlage hatdie Firma ihr Anwendungsspektrum imBereich der Kunststoff-Kleinstbauteile erheblicherweitert. Auf der Mikrospritzanlagekönnen präzise Klein- und Mikroteilenach Kundenwunsch aus spritzbaren Thermoplastenbis 420 °C hergestellt werden.Die Einsatzbereiche reichen von der Prototypen-Herstellungüber Laborbetrieb, Abmusterungbis hin zur kostengünstigenKlein- und Großserie. (jj)infoDIREKT 500ei0612Solid State Relays by Crydom• 1- und 3-phasige SSRs• Ausführungen für AC- undDC-Lasten• PCB-Mount, Hockey-Puck,DIN Rail Mount und EMR Plug-InDistribution by Schukat electronic• 20.000 Produkte• 3 übersichtliche Themen-Kataloge• detaillierte Technikinfos• günstige Preise• 24 h-LieferserviceOnlineshop mit stündlich aktuali-sierten Preisen und Lagerbeständenwww.schukat.comKunstoffklammer, insbesondere für MOSFETs im TO-247-Gehäuse.www.elektronik-industrie.deSCHUKAT

LeistungselektronikBild 1: Blockschaltbild eines MAX17710-bestückten Energy Harvesting-Ladegeräts. Angegeben sind mögliche Energiequellen sowie potenzielle Speicherelementeund Verbraucher.Die „Energy Harvesting“-OptionQuellen erneuerbarer Energie richtig nutzenIn ihrem 2011 vorgelegten „Energiefahrplan 2050“ (Energy Roadmap 2050) skizziert die EU-Kommission einZukunfts-Szenario, in dem 97 Prozent der benötigten Elektrizität aus erneuerbaren Quellen stammt. Wird esmöglich sein, dass im Prinzip fast der gesamten Energiebedarf aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden kann?Genau hierin liegt eindeutig die große Herausforderung. Autor: David AndeenWie muss man sich eine solche Welt vorstellen? SaubereLuft, blauer Himmel, grüne Wiesen? Zweifellos einschöner Gedanke, aber bis es so weit ist, gibt es nocheiniges zu tun. Für damit befasste Ingenieure wird dieVision einer grünen neuen Welt schnell verdrängt von der Tatsache,dass es sich hier um ein technisches Projekt handelt, das seineTücken hat mit enormen Ausmaßen. Wird es möglich sein, so vielerneuerbare Energie zu ernten, zu bündeln und bereitzustellen,dass fast der gesamte Energiebedarf aus erneuerbaren Quellen gedecktwerden kann? Hierin liegt die große Herausforderung.Erneuerbare Quellen sind zweifellos höchst attraktiv für die Erzeugungvon Energie, denn schließlich sind Sonne und Wind kostenlosund dauerhaft im Überfluss vorhanden. Nach einer An-fangsinvestition können sie über Jahre hinweg für die zuverlässige,umweltfreundliche und kostengünstige Energieerzeugung genutztwerden. Neue Technologien wie etwa CIGS (Kupfer, Indium, Gallium,Selen) und Nanoteilchen haben den Photovoltaik-Bereich(PV) verändert, indem sie niedrigere Produktionskosten und flexibleFormate ermöglichen. Abgesehen davon gehen die Preise fürkonventionelle Silizium- und Polysilizium-Panels dank der Großserienfertigungweiter zurück.Die Einbindung erneuerbarer Energiequellen erfordert jedochnoch einen weiteren Schritt, denn der von den PV-Panels erzeugteGleichstrom muss vor der Einspeisung in das öffentliche Netz inWechselstrom umgewandelt werden. Damit dieser Schritt kosteneffektivmöglich ist, muss das Wechselrichten mit hohem Wir-34 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Leistungselektronikkungsgrad erfolgen. In kompletten PV-Anlagen machen die sogenannten "Balance of System Costs", also die Kosten der Gesamtanlageohne die Aufwendungen für die PV-Module selbst, inzwischen44,8 Prozent der Gesamtkosten aus. Dieser Prozentsatz wirdsich 2012 sogar noch erhöhen, und so ist es völlig unstrittig, dassdiese Elektronik effizient und zuverlässig arbeiten muss.Wenn ein Energieversorgungsunternehmen (EVU) den Planfasst, seine Energie zum überwiegenden Teil aus erneuerbarenQuellen zu beziehen, müssen umfangreiche Anlagen zur Energieerzeugungaus Sonnenlicht, Windkraft und Wasserkraft errichtetwerden. Darüber hinaus muss das Leitungsnetz zur Verteilung derelektrischen Energie in der Lage sein, diese dezentral und intermittierendanfallenden großen Energiemengen zu übertragen undmöglicherweise auch zu speichern. Umweltschutz und Effizienzmüssen dabei einen hohen Stellenwert haben, und nicht zuletztsollten Technologien wie etwa LED-Beleuchtungen massenweiseeingeführt werden.Auf einen BlickErneuerbare EnergiequellenAus erneuerbaren Quellen lassen sich erhebliche Energiemengen beziehen.Die Vorteile, die sich aus der Integration erneuerbarer Energiequellenund dem sparsamen Umgang mit ihnen für die Umwelt ergeben,stehen außer Zweifel. Dennoch ist klar, dass sich diese Vorteilenicht werden umsetzen lassen, solange es an einem sorgfältigenManagement der erneuerbaren Energiequellen und an einem sorgsamangelegten Stromnetz fehlt. Maxim Integrated Products bietetzahlreiche Produkte an, die das gesamte Spektrum alternativer Energielösungenabdecken – vom Energy Harvesting im kleinen Maßstabbis zu großen PV-Anlagen.Bild 2a: RealeEnergiemessdateneines kalibrierten78M6613.Energy Harvesting als weitere OptionEs gibt allerdings noch eine weitere alternative Energieform, diehöchst interessant ist und eine Diskussion verdient. Hierbei geht esdarum, das Augenmerk nicht mehr auf die verschiedenen Energiequellenzu richten, sondern die Größenordnung dieser Quellen zuberücksichtigen. Außer Zweifel steht, dass ein großer Windparkoder eine hektargroße PV-Freilandanlage in der Wüste eine enormeMenge an Elektrizität produzieren kann. Wie aber ist es mit derBrise, die lediglich Blätter über den Boden weht oder mit denschwachen Sonnenstrahlen, die durch ein Fenster dringen? Wennman die Größenordnung dieser Energiequellen berücksichtigt, ergebensich völlig neue Anwendungsmöglichkeiten und Ideen undes wird möglich, die Reichweite der erneuerbaren Energien entscheidendzu vergrößern.Hierfür ist indes Kreativität erforderlich. Vorstellbar sind beispielsweiseMobiltelefone, die ihre Energie aus den Funkwellen inder Luft beziehen, oder Straßen-Sensoren zur Erfassung der Verkehrsdichte,die allein durch das Gewicht der über sie hinwegrollendenFahrzeuge mit Energie versorgt werden. Mit PV-Zellenbeschichtete Fenster könnten einen bestimmten Teil des Sonnenlichtsdurchlassen, um das betreffende Gebäude hell und warmwerden zu lassen, und die verbleibende Sonnenenergie zur Stromerzeugungverwenden. All diese kleinen, unter dem Begriff EnergyHarvesting bekannten Anwendungen sind nicht nur möglich, sondernsind näher als viele vielleicht denken. Diese erneuerbarenQuellen verlangen nach einem intelligenten Umgang mit der Energie,damit selbst kleinste Mengen an Wind, Vibrationen oder Sonnenlichtsinnvoll genutzt werden können.Große Energiemengen aus kleinen QuellenMaxim Integrated Products bietet zahlreiche Produkte an, die dasgesamte Spektrum alternativer Energielösungen abdecken – vomEnergy Harvesting im kleinen Maßstab bis zu großen PV-Anlagen.Für ultrakleine Energieerzeugungs-Lösungen übernimmt derMAX17710 (Bild 1) die intelligente Umwandlung jeder Quelle, diemehr als 1 µW an Leistung produziert. Das IC gilt als quellenunabhängig,denn es erntet Energie aus Wärme, Licht, Vibrationen undmagnetischen Quellen und generiert daraus eine nutzbare Spannung,mit der ein Mikrozellen-Akku geladen und gleichzeitig einSensor gespeist werden kann.In einer Welt, die sich fast vollständig auf erneuerbare Energieverlässt, werden diese Mikro-Energiequellen ein unerlässlicher Bestandteildes Energieportfolios sein, so dass Energy Harvesting-Hilfsmittel wie der MAX17710 in der Zukunft sehr wichtig seinwerden. In mittleren bis großen PV-Anlagen lassen sich durchMessung der produzierten Energie Einblicke in den Betriebszustandder Anlage gewinnen. Der Energiezähler-Chip 78M6613kann Energie in Form von Gleich- oder Wechselstrom über einenDynamikbereich von 2000:1 auf 0,5 Prozent genau messen. RealeDaten hierzu sind in Bild 2 dargestellt. Mit dieser Genauigkeit undDynamik können Energieerzeuger die Leistungsfähigkeit ihrerDach-Anlagen auch in den Morgen- und Abendstunden sowie beigeringster Sonneneinstrahlung überwachen und messen.Der 78M6613 nutzt außerdem die Vierquadranten-Messung zurpräzisen Angabe des Leistungsfaktors, denn dieser liefert wichtigeAussagen über die Effizienz der Übertragung und die Tauglichkeitder Elektrizität für die Einspeisung in das Netz. Das achtkanaligeBild 2b: DerChip misstEnergie übereinenDynamikbereichvon2.000:1 auf0,5% genau.infoDIREKT www.all-electronics.de604ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 35

LeistungselektronikBilder: MaximBild 3: Schema derG3-PLC-Kommunikation. Daauch die Transformatorenzwischen Nieder- undMittelspannungsnetzüberbrückt werden, reduziertsich die Zahl der im Netzeines EVU benötigtenZugangspunkte.Energiezähler-IC 78M6618 stellt ähnliche Funktionen für Anwendungenbereit, die mehrere Messstellen benötigen. Der Baustein78M6631 wiederum ist für größere, dreiphasige kommerzielle Systemevorgesehen. Je größer der Anteil der erneuerbaren Energiequellenwird, umso mehr werden die EVUs auf die Genauigkeitund Schnelligkeit dieser Energiemessungen angewiesen sein, umeinerseits die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und andererseitsvariable Energiequellen reibungslos einzubeziehen.Messen, Zählen und Kommunizieren von EnergieErneuerbare Energiequellen unterliegen in der Regel zeitlichenSchwankungen. Der Wind weht nicht immer und auch die Sonnescheint nicht ununterbrochen. Wenn also gewährleistet sein soll,dass den Verbrauchern die gewünschte Energie in der gewünschtenMenge und zu den gewünschten Zeiten angeboten werdenkann, sind große Mengen an erneuerbarer Energie erforderlich.Auch Energiespeicher werden notwendig sein, um die Schwankungenvon Verfügbarkeit und Bedarf auszugleichen. Hinzukommt, dass viele dieser Systeme völlig eigenständig im Inselbetriebarbeiten werden.Wenn von der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen dieRede ist, denkt man normalerweise nicht an Batteriemanagement.Berücksichtigt man aber den Aspekt der Energiespeicherung, erhaltenauch Batteriemanagement-Techniken hier entscheidendeBedeutung. Die verschiedenen Batterietypen werden anwendungsundtechnologieorientiert weiterentwickelt, doch an allerersterStelle stehen die Sicherheit und der ununterbrochene Betrieb derBatterien. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietetMaxim verschiedene Batteriemanagement-Produkte für zwölf Zellenan. Zum Beispiel koordiniert der MAX11068 die Energie vonbis zu zwölf Akkuzellen mit integriertem Zellenausgleich sowieÜber- und Unterspannungs-Erkennung. Für Hochvolt-Anwendungenlässt sich der Baustein außerdem zu einer Daisy-Chain-Konfiguration mit bis zu 31 Modulen kaskadieren, um bis zu 372Zellen zu managen. Dank der Auslegung des Bausteins für einenBetriebstemperaturbereich von -40 °C bis +105 °C bleiben die Batterienüberdies auch im tiefsten Winter und bei größter Sommerhitzebetriebsfähig.Wie bereits angesprochen, muss der von PV-Panels erzeugteGleichstrom in Wechselstrom verwandelt werden, was eine Reihehochfrequenter Schaltvorgänge erfordert. Robuste und zuverlässigeMOSFET-Treiber wie die Bausteine MAX15024 undMAX5048 können auf effiziente Weise die Treibersignale zumAnsteuern der MOSFETs erzeugen, die das Wechselrichten übernehmen.Der Wechselrichter, der die Energie aus den PV-Panelsin netzkonformen Wechselstrom umwandelt, muss über dasStromnetz kommunizieren. Das EVU erhält auf diese Weise Informationenfür die möglichst effiziente Weiterleitung der Energie.Der aus den Bausteinen MAX2991 und MAX2992 bestehendeG3-PLC-Chipsatz von Maxim ermöglicht die Powerline-Kommunikation auch bei hohem Störaufkommen. Wie Bild 3zeigt, funktioniert die G3-PLC-Kommunikation auch über dieTransformatoren hinweg, die zwischen Nieder- und Mittelspannungsnetzangeordnet sind, so dass sich die Zahl der in einemPowerline-Netzwerk erforderlichen Zugangspunkte verringert.Diese Kommunikationsmethode kommt bereits in mehrerenSmart-Meter-Feldversuchen zum Einsatz, darunter beispielsweiseim Test der französischen ERDF (Electricité Réseau DistributionFrance). Darüber hinaus bewährt sich die G3-PLC-Technikauch gut bei der Kommunikation innerhalb einer PV-Anlage. Alsweitere Methoden für die Kommunikation in einer PV-Anlagesowie zwischen PV-Anlage und öffentlichem Netz kommen RS-485, CAN und die HF-Übertragung in Frage. Maxim bietet Lösungenfür alle diese Schnittstellen an.Den verfügbaren Daten ist zu entnehmen, dass wir erheblicheEnergiemengen aus erneuerbaren Quellen beziehen können. DieVorteile, die sich aus der Integration erneuerbarer Energiequellenund dem sparsamen Umgang mit ihnen für die Umwelt ergeben,stehen außer Zweifel. Dennoch ist klar, dass sich diese nicht werdenumsetzen lassen, solange es an einem sorgfältigen Managementerneuerbarer Energiequellen und einem sorgsam angelegtenStromnetz fehlt.Die heutige SituationDer Anteil erneuerbarer Energiequellen von 97 Prozent, den dieEU-Kommission in ihrer Energy Roadmap 2050 skizziert, ist zweifellosehrgeizig. Schon wenn man diesem Ziel nur halbwegs nahekäme, müsste dies als große Errungenschaft gewertet werden, undals Zeitraum hierfür dürften 50 Jahre zu veranschlagen sein. DieErzeugung signifikanter Energiemengen aus erneuerbaren Quellensetzt voraus, dass sich kreative Ingenieure und engagierte EVUszusammentun und dass es Halbleiterbauelemente gibt, die für dieUmwandlung, Messung und Kommunikation von Energiequellenoptimiert sind. (ah)nDer Autor : David Andeen ist bei Maxim Integrated Products alsStrategic Segment Manager für den Bereich Energie zuständig.36 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

LeistungselektronikPower-Management in der Energieernte-KetteEin typisches drahtloses Sensorsystem, das mit geernteter Energieversorgt wird, kann in fünf grundlegende Funktionsblöcke aufgeteiltwerden, wie in Bild 1 dargestellt. Mit Ausnahme des Power-Managements sind alle diese Funktionsblöcke seit einiger Zeitkommerziell verfügbar. Beispielsweise sind Mikroprozessoren, diemit nur einigen Mikrowatt betrieben werden können und kleinepreiswerte HF-Sender und -Empfänger, die ebenfalls nur sehr wenigLeistung benötigen bereits breit verfügbar. Analoge und digitaleSensoren mit geringem Leistungsverbrauch sind ebenfalls allgegenwärtig.Das fehlende Glied zur Vervollständigung dieser Enerelectriceye- Fotolia.comThermoelektrische Energie nutzenGroßer Schub durch Wandler mit extrem niedriger EingangsspannungDie Verbreitung von drahtlosen Sensorknoten mit extrem geringem Leistungsbedarf für Mess- und Steuerungsaufgabenkombiniert mit neuer Energieerntetechnik, machte es möglich, autonome Systeme zu realisieren, dieaus lokal vorhandener Energie in ihrer Umgebung versorgt werden.Autoren: Tony Armstrong, Dave SalernoDie Stromversorgung von drahtlosen Sensorknoten ausUmgebungs- oder kostenloser Energie ist attraktiv, weildamit die Notwendigkeit für Batterien oder Leitungeneliminiert werden kann.Viele drahtlose Sensorsysteme verbrauchen durchschnittlichnur sehr wenig Leistung, was sie zu bevorzugten Kandidaten fürdie Stromversorgung mit Energie-erntenden Techniken macht.Viele Sensorknoten werden benutzt, um physikalische Größen zuüberwachen, die sich nur langsam ändern. Messungen könnendeshalb selten durchgeführt und die Werte übertragen werden,was in einem geringen Arbeitstakt resultiert und entsprechendnur eine geringe durchschnittliche Leistung benötigt. Wenn einSensorsystem zum Beispiel 3,3 V bei 30 mA (100 mW) benötigtwenn es aktiv ist, dies aber nur 10 ms jede Sekunde ist, dann beträgtder durchschnittliche Leistungsverbrauch nur 1 mW. Dabeiwird angenommen, dass der Strom für das Sensorsystem währendder inaktiven Zeit auf wenige µA zwischen den Übertragungsimpulsenreduziert ist. Wenn dieses Sensorsystem nur einmalpro Minute statt einmal pro Sekunde misst und die Werteüberträgt, sinkt die durchschnittliche Leistung auf unter 20 µW.Dieser Unterschied ist signifikant, weil die meisten Formen derEnergieernte nur eine sehr kleine Dauerleistung bieten, normalerweisenicht mehr als einige mW und in einigen Fällen gar nurµW. Je weniger Leistung eine Anwendung benötigt, desto wahr-scheinlicher kann sie mit geernteter Energie versorgt werden. Diehäufigsten Quellen verfügbarer Energie für die Ernte sind Vibrationen(oder Bewegung), Licht und Wärme. Die Wandler für allediese Energiequellen haben drei Dinge gemeinsam: Ihr elektrischerAusgang ist ungeregelt und eignet sich nicht dazu, elektrischeSchaltungen direkt mit Strom zu versorgen. Sie sind keinekontinuierliche, ununterbrochene Energiequelle. Sie erzeugenallgemein nur eine sehr kleine durchschnittliche Ausgangsleistung,üblicherweise im Bereich zwischen 10 µW und 10 mW.Diese Eigenschaften erfordern ein umsichtiges Power-Management,wenn die Quelle für die Stromversorgung von drahtlosenSensoren und anderer Elektronik genutzt werden soll.38 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

LeistungselektronikBild 3: Ausgangsstrom des LTC3109abhängig von der Eingangsspannung.Bild 1: Eine typische Konfiguration eines drahtlosen Sensorsystems.Bild 5: Vereinfachte Schaltung einerSpannungsquelle, die eine ohmscheLast treibt.Bilder: Linear TechnologyBild 2: Beschaltung des LTC3109 für den Betrieb mit einer Eingangspolarität.gie-erntenden Kette war bislang der Leistungswandler/Power-Management-Funktionsblock,der mit einer oder mehreren dieserQuellen von freier Energie arbeiten kann. Das ideale Power-Managementfür die Energieernte sollte klein und einfach einzusetzensein sowie zuverlässig arbeiten, während es von den extrem hohenoder geringen Spannungen betrieben wird, die von den gemeinsamenEnergie-erntenden Quellen erzeugt werden. Der Power-Managerselbst darf nur sehr wenig Strom verbrauchen, um die gesammelteEnergie zu managen und mit einer minimalen Anzahlexterner Komponenten die geregelten Ausgangsspannungen zugenerieren.Einige Anwendungen, wie drahtlose HVAC-Sensoren (heating,ventilation, airconditioning, cooling) oder mit Geothermie betriebeneSensoren sind eine weitere besondere Herausforderung füreinen Energie-erntenden Leistungswandler. Diese Applikationenerfordern, dass der Energie-erntende Leistungswandler nicht nurmit einer sehr kleinen Eingangsspannung arbeitet, sondern auchmit einer von zwei Polaritäten, da sich die Polarität des Temperaturunterschiedsan einem Thermoelektrischen Generator (TEG)ändert. Dies ist ein besonders herausforderndes Problem und beiSpannungen im Bereich von zehn bis hundert mV sind hier Dioden-Brückengleichrichterauch keine Alternative.Der LTC3109, verfügbar entweder in einem 4 x 4 x 0,75 mm 3großen QFN mit 20 Anschlüssen oder im 20-Pin-SSOP, löst dasProblem der Energieernte bei extrem geringer Eingangsspannung,unabhängig von der Polarität. Er ist ein kompakter, einfacher, hochintegrierter monolithischer Power-Manager, der mit Eingangsspannungenbis hinunter zu ±30 mV arbeitet. Diese bisher einzigartigeFähigkeit ermöglicht es ihm, drahtlose Sensoren mit einemthermoelektrischen Generator (TEG) zu versorgen, der Energieaus Temperaturunterschieden (∆T) von nur 2 °C erntet. Mit Einsatzvon zwei kleinen (6 x 6 mm 2 ) handelsüblichen Aufwärtswandlernund einer Handvoll preisgünstiger Kondensatoren liefert ereine geregelte Ausgangsspannung, die nötig ist, um die heutigeElektronik der drahtlosen Sensoren zu versorgen. Der LTC3109nutzt diese Aufwärtswandler und internen MOSFETs, um einenResonanzoszillator zu bilden, der mit sehr kleinen Eingangsspannungenarbeiten kann. Mit einem Wicklungsverhältnis des TrafosBild 4: Typischer mechanischer Aufbau eines TEG.von 1:100 kann der Wandler bei Eingangsspannungen, unabhängigvon der Polarität, von nur 30 mV starten. Die Sekundärwicklungdes Trafos speist eine Ladungspumpe und einen Gleichrichter,die dazu benutzt werden, den IC zu versorgen (über den V AUX-Pin) und die Ausgangskondensatoren zu laden. Der 2,2-V-LDO-Ausgang ist so ausgelegt, dass er zuerst in die Regelung geht, umeinen Low-Power-Mikroprozessor so schnell wie möglich zu versorgen.Danach wird der Haupt-Ausgangskondensator über dieV S1- und V S2-Pins auf die programmierte Spannung (2,35 V, 3,3 V,4,1 V oder 5,0 V) geladen. Damit werden dann die Sensoren, Analogschaltungen,HF-Sender/Empfänger oder sogar ein Superkondensatoroder eine Batterie geladen. Der V OUT-Speicherkondensatorliefert die Burst-Energie, die für den Lastpuls während deskurzen Arbeitstaktes benötigt wird, wenn der drahtlose Sensoraktiv ist und seine Messwerte überträgt. Ein geschalteter Ausgang(V OUT2), einfach vom Host gesteuert, ist ebenfalls vorhanden, umSchaltungen zu versorgen, die keinen Abschaltmodus oder Strom-Auf einen BlickAn Eingangsspannungen bis hinunter zu±30 mV arbeitenMit seiner einzigartigen Fähigkeit mit Eingangsspannungen bis hinunterzu ±30 mV arbeiten zu können, bietet der LTC3109 eine einfache,effektive Power-Management-Lösung, die das thermische Energieerntenzur Stromversorgung von drahtlosen Sensoren und anderenLow-Power-Applikationen mit weit verbreiteten thermoelektrischenBauteilen erlaubt. Lieferbar entweder im QFN oder SSOP mit jeweils20 Anschlüssen, bietet dieses Produkt eine bisher unerreichte Fähigkeitmit kleinen Spannungen zu arbeiten, und eine hohe Integrationsdichte,um den Flächenbedarf der Lösung zu minimieren. DerLTC3109 fügt sich nahtlos in bestehende Low-Power-Funktionsblöckeein, um völlig autonom drahtlose Sensoren zu versorgen und dieBetriebszeit von Batterien in kritischen Batterie-gestützten Applikationenzu verlängern.infoDIREKT www.all-electronics.de504ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 39

LeistungselektronikBild 6: Ausgangsleistung derQuelle als Funktion desLastwiderstands.Bild 7: Leerlaufspannung undmaximale Verlustleistung eines30-mm²-TEG.Bild 8: Thermisches Widerstandsmodelleines TEG undKühlkörpers.sparenden Schlafmodus besitzen. Ein Power-Good-Ausgang istebenfalls enthalten, um dem Host zu melden, dass die Hauptausgangsspannungnahe an ihrem geregelten Wert ist. Bild 2 zeigt eineBeschaltung des LTC3109.Wenn V OUTgeladen und in Regelung ist, wird die geerntete Energiean den V STORE-Pin umgeleitet, um einen optionalen großenSpeicherkondensator oder eine wieder-aufladbare Batterie zu laden.Dieses Speicherelement kann dazu verwendet werden, um dieRegelung beizubehalten und das System weiter zu versorgen, wenndie Energie-erntende Quelle unterbrochen ist. Ein Shunt-Regleram V AUX-Pin verhindert, dass V STOREüber 5,3 V aufgeladen wird.Bei Einsatz eines typischen 40-mm²-TEG kann der LTC3109 mitso kleinen Temperaturunterschieden von nur 2 °C arbeiten, wodurcher sich für eine Vielzahl von Energie-erntenden Applikationeneignet. Ein größerer Temperaturunterschied resultiert darin,dass der LTC3109 einen höheren durchschnittlichen Ausgangsstromliefern kann. Der Ausgangsstrom des Wandlers, abhängigvon der Eingangsspannung, ist in Bild 3 dargestellt und illustriertdie Fähigkeit gleich gut mit Eingangsspannungen unterschiedlicherPolarität zu arbeiten.Thermoelektrische GeneratorenTEGs sind einfach thermoelektrische Module, die einen Temperaturunterschiedam Bauteil und den dadurch resultierendenWärmefluss durch sie auf Grund des Seebeck-Effekts in eine Spannungumwandeln. Die umgekehrte Wirkung dieses Phänomens,bekannt als Peltier-Effekt, erzeugt einen Temperaturunterschiedwenn man eine Spannung anlegt und ist aus thermoelektrischenKühlgeräten bekannt. Die Polarität der Ausgangsspannung ist abhängigvon der Polarität des Temperaturunterschieds am TEG.Tauscht man die warme mit der kalten Seite des TEG ändert sichauch die Polarität der Ausgangsspannung.TEGs sind aus Paaren von N- oder P-dotierten Halbleiterplättchenaufgebaut, die elektrisch in Reihe geschaltet sind undzwischen zwei thermisch leitenden Keramikplatten eingebettetsind. Das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial ist Bismut-Tellurid(Bi 2Te 3). Bild 4 zeigt den mechanischen Aufbaueines TEGs.Einige Hersteller unterscheiden zwischen TEG und TEC. Wennsie als TEG verkauft werden, bedeutet dies allgemein, dass das Lot,das verwendet wird, um die Paare von Halbleiterplättchen in dasModul zu löten, einen höheren Schmelzpunkt hat, was den Betriebbei höheren Temperaturen und größeren Temperaturunterschiedenermöglicht und deshalb eine höhere Ausgangsleistung als einStandard-TEC hat (der üblicherweise auf eine maximale Temperaturvon 125 °C begrenzt ist). Die meisten Energieernteapplikationenmit geringem Strombedarf werden jedoch nicht bei hohenTemperaturen oder großen Temperaturunterschieden eingesetzt.TEGs gibt es in einer Vielzahl unterschiedlicher Größen und elektrischenSpezifikationen. Die meisten Module sind quadratisch miteiner Kantenlänge von 10 mm bis 50 mm und üblicherweise 2 mmbis 5 mm dick.Mehrere Variable steuern, wie viel Spannung ein TEG aus einemgegebenen Temperaturunterschied ∆T erzeugt (proportional zumSeebeck-Koeffizienten). Ihre Ausgangsspannung liegt im Bereichvon 10 mV/K bis 50 mV/K des Temperaturunterschieds (abhängigvon der Anzahl an Plättchenpaaren) mit einem Quellwiderstandim Bereich zwischen 0,5 Ω bis 10 Ω. Ganz allgemein, je mehr Halbleiterplättchenein TEG in Reihe besitzt, desto höher ist die Ausgangsspannungfür einen gegebenen Temperaturunterschied ∆T.Das Erhöhen der Anzahl der Halbleiterplättchenpaaren erhöht jedochauch den Reihenwiderstand des TEG, was in einem größerenSpannungsabfall resultiert, wenn aufgeladen wird. Die Herstellerkönnen dies kompensieren, indem sie die Größe und das Designder einzelnen Plättchen so justieren, dass sie einen geringen Widerstandbei höherer Ausgangsspannung sicherstellen. Der thermischeWiderstand des TEG ist ein weiterer Faktor, der beachtetwerden muss.LastanpassungUm die maximal verfügbare Leistung aus jeder Spannungsquellezu erhalten, muss der Lastwiderstand an den Innenwiderstand derQuelle angepasst werden. Dies wird durch das Beispiel in Bild 5illustriert, in dem eine Spannungsquelle mit einer Leerlaufspannungvon 100 mV und ein Quellwiderstand von entweder 1 Ω oder3 Ω eine ohmsche Last treiben. Bild 6 zeigt die Leistung, die an denVerbraucher geliefert wird als Funktion des Lastwiderstands. Eskann in beiden Kurven erkannt werden, dass die maximale Leistungdann an den Verbraucher geliefert wird, wenn der Lastwiderstandmit dem Quellwiderstand übereinstimmt.Der LTC3109 hat einen minimalen Innenwiderstand von rund2,5 Ω für die Eingangsquelle (man beachte, dass dies der Eingangswiderstanddes Wandlers ist und nicht des ICs). Dies fällt in dieMitte des Bereichs der Quellwiderstände der meisten TEGs, waseine gute Lastanpassung für einen nahezu idealen Leistungstransferbietet. Das Design des LTC3109 ist derart, dass, wenn V INabfällt,der Innenwiderstand ansteigt. Diese Eigenschaft ermöglichtes, dass der LTC3109 recht gut an TEGs mit unterschiedlichenQuellwiderständen adaptiert werden kann.Auswahl eines TEGDie meisten Hersteller von thermoelektrischen Modulen gebenkeine Informationen über die Ausgangsspannung oder Ausgangsleistungbezüglich der Temperaturunterschiede heraus, was abergenau das ist, was der Entwickler eines thermischen Energieerntesystemshaben möchte. Weitere TEG-Parameter die hilfreich wären,sind der elektrische (AC-) Widerstand und der thermischeWiderstand. Diese werden ebenfalls nicht immer herausgegeben.Zwei Parameter, die immer verfügbar sind, sind V MAXand I MAX, alsodie maximale Betriebsspannung und der maximale Betriebsstrom40 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

für ein bestimmtes Modul (wenn es in einerHeiz- oder Kühlanwendung eingesetztwird). Das Teilen von V MAXdurch I MAXergibteine Annäherung für den elektrischenWiderstand des Bauteils.Wenn ein großer Wärmefluss verfügbarist und eine ausreichende Wärmeabführungan einer Seite des TEG gewährleistetist, ist es ein guter Daumenwert, wenn manein thermoelektrisches Modul für die Aufgabeder Leistungsgenerierung auswählt,dass man das Modul mit dem höchsten Ergebnisvon (V MAX• I MAX) für eine bestimmteGröße wählt. Dies ergibt allgemein diehöchste TEG-Ausgangsspannung und dengeringsten Quellwiderstand. Ein Widerspruchfür diesen Daumenwert ist die Tatsache,dass der Kühlkörper entsprechendder Größe des TEG ausgelegt sein muss.Größere TEGs erfordern deshalb größereKühlflächen, um ihre optimale Leistung zuerzielen. Man beachte, dass der elektrischeWiderstand, wenn gegeben, als ein AC-Widerstand spezifiziert ist, weil er nicht aufkonventionelle Weise über einen Gleichstromgemessen werden kann, da ein DC-Strom eine Seebeck-Spannung generiert,was in fehlerhaften Widerstandsmesswertenresultiert. Für Applikationen die nureinen begrenzten Wärmefluss zur Verfügunghaben und/oder kleinere Kühlkörperverwenden müssen, ist es am besten, einenTEG zu wählen, dessen thermischer Widerstanddem des größten Kühlkörpers,der verwendet werden kann, entspricht.Bild 7 zeigt die Ausgangsspannung undmaximale Ausgangsleistung für einen30-mm²-TEG bei einem Temperaturwechsel∆T von 1 °C auf 20 °C. Die Ausgangsleistungvariiert in diesem Bereich vonhunderten von Mikrowatt bis zu einigenzehn Milliwatt. Man beachte, dass die Leistungskurvenvon einer idealen Lastanpassungohne Wandlungsverluste ausgehen.Schließlich ist die verfügbare Ausgangsleistung,nachdem sie vom LTC3109 auf einehöhere Spannung gewandelt wurde, aufGrund von Wandlungsverlusten geringer.www.elektronik-industrie.deThermische BetrachtungenWenn man einen TEG zwischen zweiOberflächen mit unterschiedlichen Temperaturenplatziert, dann ist der Leerlauf-Temperaturunterschied bevor der TEGhinzugefügt wird, höher als der Temperaturunterschiedüber den TEG, wenn er anseinem Platz sitzt. Dies wegen der Tatsache,dass der TEG selbst einen ziemlichgeringen thermischen Widerstand zwischenseinen Platten aufweist (typisch 1°C/W bis 10 °C/W). Wenn ein TEG an einemgroßes Maschinenteil mit 35 °C Oberflächentemperaturin einer Umgebungstemperaturvon 25 °C angebracht wird,muss ein Kühlkörper auf der kühlen (Umgebungstemperatur)Seite des TEG eingesetztwerden, sonst würde der gesamteTEG auf nahezu 35 °C aufgeheizt, was jedenTemperaturunterschied beseitigt. Manmuss sich in Erinnerung rufen, dass es derWärmefluss durch den TEG ist, der dieelektrische Ausgangsleistung generiert. Indiesem Beispiel diktieren der thermischeWiderstand des Kühlkörpers und des TEG,welcher Anteil des gesamten ∆T am TEGexistiert. Ein einfaches thermisches Modelldes Systems zeigt Bild 8. Angenommen derthermische Widerstand der Wärmequelle(R S) ist vernachlässigbar, der thermischeWiderstand des TEG (R TEG) beträgt 6 °C/Wund der thermische Widerstand des Kühlkörpersebenfalls 6 °C/W, dann beträgt derresultierende Temperaturunterschied ∆Tam TEG nur 5 °C. Die geringe Ausgangsspannungvon einem TEG bei nur einigenwenigen Grad Temperaturunterschiedhebt die Bedeutung der Fähigkeit desLTC3109 besonders hervor, mit extremkleinen Eingangsspannungen arbeiten zukönnen.Man beachte, dass große TEGs wegender größeren Oberfläche üblicherweise einengeringeren thermischen Widerstandbesitzen als kleinere. Deshalb wird in Anwendungen,bei denen ein relativ kleinerKühlkörper auf einer Seite des TEG verwendetwird, ein größerer TEG einen geringerenTemperaturunterschied über sichhaben als ein kleinerer und kann deshalbnicht unbedingt eine höhere Ausgangsleistungerzeugen. Auf alle Fälle maximiert derEinsatz eines Kühlkörpers mit dem geringstenmöglichen thermischen Widerstanddie elektrische Ausgangsleistung, dader Temperaturabfall über dem TEG maximiertwird. In Applikationen, in denengrößere Temperaturunterschiede (zumBeispiel höhere Eingangsspannungen) verfügbarsind, kann ein kleineres Wicklungsverhältnisdes Trafos, wie 1:50 oder 1:20,verwendet werden, um höhere Ausgangsströmezu generieren. Als allgemeine Regelgilt, wenn die minimale Eingangsspannungmindestens 50 mV unter der Last liegt,dann wird ein Wicklungsverhältnis von1:50 empfohlen. Wenn die minimale Eingangsspannungmindestens 150 mV beträgt,dann ist ein Wicklungsverhältnis von1:20 empfehlenswert. (jj) nDie Autoren: Tony Armstrong und Dave Salernosind Mitarbeitger im Bereich Power Products derLinear Technology Corporation in USA.Hält und hält und hält.AQJ◗ 230V AC / 25A◗ Ansteuerung 4 - 28V DC◗ Integrierter Varistorschutz◗ SteckanschlüsseAQA◗ 230V AC / 40A◗ Ansteuerung 4 - 32VDC◗ Integrierter Varistorschutz◗ Schutzabdeckung◗ SchraubanschlüsseSolid State Relais von Panasonicbegeistern durch hohe Lebensdauer undextreme Zuverlässigkeit.www.panasonic-electric-works.dePanasonic Electric WorksEurope AGTel.: +49 (0) 8024 648-0 • Fax: -111info.peweu@eu.panasonic.com

LeistungselektronikNeue ProdukteBild: LEM Bild: ToshibaBild: Agilent TechnologiesLeistungsbauteilanalysator und KennlinienschreiberBauteilcharakteristiken bis 1500 A/10 kVAgilent Technologies hat dieSpannungs- und Strombereicheseines LeistungsanalysatorsB1505A wesentlich erweitert. DerLeistungsanalysator B1505A istzur Evaluierung von Leistungs-Low-Voltage-MOSFETsHoher Wirkungsgrad in AntriebssteuerungenToshiba Electronics erweitert dieFamilien schneller Low-Voltage-MOSFETs um hocheffiziente 60-und 120-V-Typen, die das Designkompakterer und verlustärmererSekundär-SynchrongleichrichterMit neuem ASIC für bessere EigenschaftenFrei programmierbare StromwandlerDie Stromwandler der Serie HOvon LEM sind Wandler in OpenloopTechnik die auf dem Hall-Effekt-Prinzipbasieren. Sie messenWechsel-, Gleich- und Pulsströmemit einem Nennwert von 8, 15oder 25 A effund einer Ansprechzeitvon 2 bis 6 μs. Beide Parameterund verschiedene andere sindfrei programmierbar über einebauteilen geeignet, die mit Stromcharakteristikenvom Sub-pA-Bereichbis 10 kV/1500 A bei Impulsbreitenbis hinab zu 10 µsgemessen werden können.Weiter hin gibt es jetzt denB1505AP – eine vorkonfi gu rierteVersion des B1505A, die sämtlicheModule, Kabel und Zubehörteileumfasst, die für einenSchnell start benö tigt werden. EineVerbes se rung am B1505A, istder erwei terte I/V-Bereich für präziseMessungen bis 1500 A/10 kV.infoDIREKT 532ei0612ermöglichen. Die 16 Trench-MOSFETs basieren auf der 8. Generationvon Toshibas U-MOSVIII-H-Prozesses. Dieser bietet Verbesserungenbezüglich niedrigemDurchlasswiderstand und einerniedrigen Eingangskapazität. DieBausteine werden mit acht 60-V-MOSFETs sowie acht 120-V-MOSFETs im TO-220- oder TO-220SIS-„Smart-Isolation"-Gehäuseausgeliefert.infoDIREKT 629ei0612einfache serielle digitale Bit-Sequenz,die der Host-Mikrocontrollerdes Systems generiert. Zu denanderen frei programmierbarenParametern zählen die Referenzspannung,die Grenze der Überstromerkennung,die Fehlermeldungund der Stromsparmodus.Die HO-Wandler stellen ihr Ausgangssignalals skalierte Analogspannungbereit. In den meistenSystemen wird diese über einenA/D-Wandler, der eine Referenzspannungbenötigt, in einen Digitalwertumgewandelt. Man kanndie Wandler so programmieren,dass eine Referenzspannung von0,5, 1,5, 1,65 oder 2,5 V an einemBild: Cree Bild: ADIIsolierte Halbbrücken-GatetreiberIn Digitalisolator-TechnologieDie isolierten Halbbrücken-GatetreiberADuM322 und ADuM4223von Analog Devices sind für 4 ANennstrom ausgelegt. Sie habeneine Lebensdauer von 50 Jahrenund sind dafür konzipiert, dieLeistungsfähigkeit und den Wir-50 A-taugliche SiC-LeistungsbausteineHochleistungs-Siliziumkarbid-MOSFETsCree präsentierte jetzt Siliziumkarbid-Bausteinemit 50 ANennstrom, darunter der branchenweiterste Z-FET SiC-MOS-FET für 1700 V. Zu diesen Bausteinengehören zudem ein 1200V Z-FET SiC-MOSFET und drei Z-kungsgrad von AC/DC‐ und DC/DC-Stromversorgungen, Photovoltaik-Wechselrichternund Motorregelungenzu verbessern.Weiterhin haben sie eine Signallaufzeitvon unter 55 ns und eineAbweichung der Laufzeit von wenigerals 5 ns. Die Gatetreiber erfüllendie Forderung nach verstärkterIsolation bis zu 5 kV rmsund bieten eine galvanische Isolationbis 700 V peakzwischen denhigh‐ und low-seitigen Treiberausgängen.infoDIREKT Rec SiC-Schottkydioden. Die Bausteinesind auch als Die verfügbar.Zur umfassenden Serie gehörenein 1700 V MOSFET mit40 mΩ, ein 1200 V MOSFET mit25 mΩ sowie Schottkydioden für50 A/1700 V, 50 A/1200 V und50 A/650 V. Muster dieser Bausteinesind erhältlich, währendProduktionsstückzahlen abHerbst 2012 verfügbar seinsollen.infoDIREKT 627ei0612531ei0612entsprechenden Pin bereit steht.Alternativ kann die Stromwandlerserieso konfiguriert werden,dass Messungen in Bezug zu einerexternen Referenz durchgeführtwerden. Für die HO-Modellewurden völlig neue ASICs entwickelt.Die Wandler weisen OffsetundVerstärkungsdriften auf, dieüber den Temperaturbereich von-25 bis +85 °C um den Faktor 2besser sind als frühere GenerationenOpen-loop Hall-Effekt-Stromwandler. Die Wandler habeneine Ungenauigkeit von 1 %bei +25 °C und 2,8 % über denTemperaturbereich bis +85 °C.Ein neues Merkmal ist die programmierbareÜberstromerkennung,die getrennt von der Hauptstrommessungerfolgt, da dies beieinem einzigen Messbereich (fürdie Erkennungs- und Messfunktionen)die erreichbare Messgenauigkeitdes Nominalstromesverringern würde. Die Stromwandlerarbeiten mit einer einzigenSpannungsversorgung, wählbarmit 3,3 oder 5 V. Die auf Leiterplattenmontierbaren Wandlernehmen eine Fläche von 12 mm x23 mm ein und haben eine Höhevon 12 mm. Der Betriebstemperaturbereichist -40...+115 °C. infoDIREKT 530ei061242 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Datenerfassung mitNI-ProduktenLabor Industrie Portabel Embeddedni.com/daq/d

Datenerfassungssysteme von NIDas Portfolio der Datenerfassungsgeräte von NI bietet passende I/O-Funktionen, Messgenauigkeit und Softwareflexibilitätfür Ihre Anwendungen. National Instruments erstellt patentierte Hard- und Softwaretechnologien fürcomputergestützte Mess-, Steuer- und Regellösungen, mit denen die Produktivität durch benutzerdefinierteProtokollierung, Analyse und Darstellung gesteigert wird. Die Multithreading-fähige Treibersoftware NI-DAQmxbietet eine einfache Bedienbarkeit und flexible, leistungsstarke Funktionen für verschiedene Entwicklungsumgebungen,darunter NI LabVIEW, NI LabWindows /CVI, C/C++, Visual C# und Visual Basic .NET.Leistungsstarke I/O■■■■■■■■Direkte SensoranbindungIntegrierte SignalkonditionierungHohe MessgenauigkeitSynchronisierung fürhohe KanalzahlNI-Technologien■■■■■■■■NI-STC3: Timing undSynchronisationNI-Streaming: EffizientesDaten-StreamingNI-MCal: KalibriermethodeTDMS: Datenprotokollierungauf der FestplatteSoftwaredefinierteMessgerätefunktionalität■■■■■■■■Inline-DatenanalyseAnwendungsspezifischeDarstellungBenutzerdefinierte Alarmierungund SteuerungAutomatisierte BerichterstellungLabVIEWProgrammiersprachenLabWindowsTM/CVI C/C++ C# VB VB.NETNI-DAQmx-Treibersoftware(einschl. MAX, virtuelle Kanäle und DAQ-Assistent)PCI PCIe PXI PXIe USB Ethernet Wi-FiDatenerfassungsbusseThe mark LabWindows is used under a license from Microsoft Corporation. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation in the United States and other countries.

MultifunktionsdatenerfassungMultifunktions-Datenerfassungsgeräte von National Instruments verfügen über analoge und digitale Ein- und Ausgängesowie Counter/Timer. Sie bieten simultane Abtastraten für Analogeingänge von bis zu 10 MS/s an bis zu 80 Eingangskanälen,vier Analogausgänge, 48 Digital-I/O-Kanäle sowie vier Counter und sind für USB, PCI, PCI Express, PXI undPXI Express verfügbar. Die Produktpalette reicht von kostengünstigen bis hin zu leistungsstarken Geräten, die Flexibilitätund ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten.Es sind zwei unterschiedliche Serien erhältlich: Zum einen die M-Serie, die zahlreiche I/O-Optionen, unter anderem biszu 80 Kanäle auf einem System, bietet. Diese Serie unterstützt den USB-Bus sowie PCI und PXI. Zum anderen dieX-Serie, die neben dem USB-Bus mit PCI Express und PXI Express arbeitet und derzeit die am weitesten entwickeltenDatenerfassungskarten von NI bietet. Diese verfügen über die Timing- und Synchronisationstechnologie NI-STC3, dievier erweiterte Counter, eine 100-MHz-Zeitbasis sowie zusätzliche Optionen für I/O-Timing und -Triggerung bereitstellt.Timing- und Synchronisationstechnologie NI-STC3Vier Counter mit 32 bit für PWM-, Encoder-,Frequenzanwendungen u. v. m.100-MHz-Zeitbasis für die Erzeugung präziser AbtasttakteUnabhängige Analog- und Digital-Timing-EnginesRetriggerbare Analog-, Digital- und Counter-I/OsUSB-Datenerfassungsgerätevon NI mit einfacher portabler Handhabungund integrierter SignalanbindungNative x1-PCI-Express-AnbindungDedizierte Bandbreite von bis zu 250 MB/sin jede Richtung (eine Lane)Acht DMA-Kanäle für Analog-I/O, Digital-I/Ound alle vier CounterKalibriertechnologie NI-MCalViermal so genaue SelbstkalibrierungKorrektur dritter Ordnung für Nichtlinearitäts-, Offset- und VerstärkungsfehlerKalibrierung für jeden Eingangsbereich in einer Scan-ListeHochstabile, driftarme Präzisions-ReferenzspannungMultifunktions-Datenerfassungsgeräte der X-SerieModellBusAnalogeingängeAuflösung derEingänge (bit)Max.AbtastrateSummenabtastratefür AnalogeingängeAnalogeTriggerungAnalogausgängeMax.AusgangsrateDIOMax. DIO-Rate(MHz)GemultiplextNI 6320 PCIe 1 16 16 250 kS/s 250 kS/s – 0 – 24 1NI 6321 PCIe 1 16 16 250 kS/s 250 kS/s – 2 900 kS/s 24 1NI 6323 PCIe 1 32 16 250 kS/s 250 kS/s – 4 900 kS/s 48 1NI 6341 USB, PCIe 1 , PXIe 2 16 16 500 kS/s 500 kS/s – 2 900 kS/s 24 1NI 6343 USB, PCIe 1 32 16 500 kS/s 500 kS/s – 4 900 kS/s 48 1NI 6351 USB, PCIe 1 16 16 1.25 MS/s 1 MS/s 3 2 2,86 MS/s 24 10NI 6353 USB, PCIe 1 32 16 1.25 MS/s 1 MS/s 3 4 2,86 MS/s 48 10NI 6361 USB, PCIe 1 , PXIe 2 16 16 2 MS/s 1 MS/s 3 2 2,86 MS/s 24 10NI 6363 USB, PCIe 1 , PXIe 2 32 16 2 MS/s 1 MS/s 3 4 2,86 MS/s 48 10SimultanNI 6356 USB, PXIe 2 8 simultan 16 1,25 MS/s pro Kanal 10 MS/s 3 2 3,33 MS/s 24 10NI 6358 PXIe 2 16 simultan 16 1,25 MS/s pro Kanal 20 MS/s 3 4 3,33 MS/s 48 10NI 6366 USB, PXIe 2 8 simultan 16 2 MS/s pro Kanal 16 MS/s 3 2 3,33 MS/s 24 10NI 6368 PXIe 2 16 simultan 16 2 MS/s pro Kanal 32 MS/s 3 4 3,33 MS/s 48 101PCI Express, 2 PXI Express

Die NI-CompactDAQ-PlattformDie modularen Datenerfassungssysteme NI CompactDAQ mit USB- und Ethernet-Anbindung ermöglichen Sensorundelektrische Messungen am Prüfplatz, in mobilen Anwendungen und in der Produktion. Werden die über50 sensorspezifischen I/O-Module der C-Serie mit der Streaming-Technologie von NI kombiniert, ermöglichtdie NI-CompactDAQ-Plattform eine hohe Leistungsfähigkeit und lässt sich in einem flexiblen System fürverschiedenartige Messungen problemlos einsetzen.■■■■■■■■Elektrische, physikalische, mechanische oder akustische Signale mit bis zu 256 Kanälen in einem einzigen Chassis messenKontinuierliche analoge Messungen mit bis zu 1 MS/s pro Kanal dank patentierter NI-Streaming-Technologie übertragenBis zu sieben bidirektionale I/O-Tasks gleichzeitig bei unterschiedlichen Abtastraten in ein und demselben Chassis ausführenMessungen in Minutenschnelle durchführen und mit dem benutzerfreundlichen DAQ-Assistenten konfigurieren, inkl.Übertragung zur Datenprotokollierung auf Massenspeicher im TDMS-DateiformatEinzelmodulgehäusefür USB, Wirelessund EthernetDirekte Signal- undSensoranbindung (keinezusätzlichen Anschlussblöckenotwendig)Module im laufendenBetrieb austauschenund automatischerkennenIntegrierte Triggerungund Synchronisation

Module der C-SerieModule der C-Serie von NI kombinieren A/D-Wandler, Signalkonditionierungund Signalanbindung in einem Paket. Weitere Informationen zur C-Serie sowiezur Kompatibilität mit anderen Chassis erhalten Sie unter ni.com/cseries.Signal Modul Kanäle Spezielle Funktionen AnschlussmöglichkeitenAnalogeingangSpannung, ±200 mV bis ±10 V NI 9205 32Spannung, ±10 V; Strom, ±21,5 mA NI 9207 1616 bit; programmierbare Eingangsbereiche von ±200 mV, ±1 V, ±5 V und ±10 V; 250 kS/s;32 Single-ended-oder 16 differenzielle Kanäle; Isolierung24 bit, 500 S/s, Rauschunterdrückung von 50/60 Hz,kombinierte Spannungs- und Strommessung mit jeweils 8 KanälenFederklemmen, 37-Pin-D-Sub37-Pin-D-SubStrom, ±21,5 mA NI 9208 16 24 bit, 500 S/s, Rauschunterdrückung von 50/60 Hz 37-Pin-D-SubSpannung, ±10 V NI 9201 8 12 bit, 500 kS/s, Single-ended, Isolierung Federklemmen, 25-Pin-D-SubSimultane Spannungserfassung, ±10 V NI 9215 4 16 bit, 100 kS/s pro Kanal, simultan, differenziell Schraubklemmen, BNCSimultane Spannungserfassung, ±10 V NI 9222 4 16 bit, 500 kS/s pro Kanal, simultan, differenziell SchraubklemmenSimultane Spannungserfassung, ±10 V NI 9223 4 16 bit, 1 MS/s pro Kanal, simultan, differenziell SchraubklemmenSpannung, 300 V effNI 9225 3 24 bit, 50 kS/s pro Kanal, 600 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung, Antialiasing-Filter MINI-COMBICON-SchraubklemmenStrom, 5 A NI 9227 4 24 bit, 50 kS/s pro Kanal, 250 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung, Antialiasing-Filter SchraubklemmenSimultane Spannungserfassung, ±60 V NI 9229 4 24 bit, 50 kS/s pro Kanal, 250 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung, Antialiasing-Filter MINI-COMBICON-SchraubklemmenSimultane Spannungserfassung, ±10 V NI 9239 4 24 bit, 50 kS/s pro Kanal, 250 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung, Antialiasing-Filter MINI-COMBICON-SchraubklemmenHohe Spannung, ±60 V NI 9221 8 12 bit, 800 kS/s, Single-ended, Isolierung Federklemmen, 25-Pin-D-SubUniversell (TC, V, I, Ω, Brücke, RTD) NI 9219 4 24 bit, 100 S/s pro Kanal universell, 250 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung MINI-COMBICON-FederklemmenStrom, ±20 mA NI 9203 8 16 bit, 200 kS/s, Single-ended, Isolierung SchraubklemmenThermoelement NI 9211 4 Delta-Sigma-Wandler mit 24-Bit-Auflösung, 15 S/s, differenziell SchraubklemmenThermoelement NI 9213 16 Delta-Sigma-Wandler mit 24-Bit-Auflösung, 100 S/s, differenziell FederklemmenThermoelement NI 9214 16 Delta-Sigma-Wandler mit 24-Bit-Auflösung, 68 S/s, differenziell, isothermisch SchraubklemmenRTD NI 9217 4 24 bit, 100 S/s, RTD-Unterstützung von 100 Ω, 3- und 4-Draht-Messungen SchraubklemmenIEPE-Sensoren AC(Beschleunigungssensor, Mikrofon)NI 9233 4 24 bit, 50 kS/s pro Kanal, IEPE-Versorgung BNCIEPE-Sensoren AC/DC(Beschleunigungssensor, Mikrofon)NI 9234 4 24 bit, 51,2 kS/s pro Kanal, IEPE-Versorgung, AC/DC-Kopplung BNC120-Ω-Viertelbrücke NI 9235 8 24 bit, 10 kS/s pro Kanal, Erregerstrom, 120 Ω Federklemmen350-Ω-Viertelbrücke NI 9236 8 24 bit, 10 kS/s pro Kanal, Erregerstrom, 350 Ω FederklemmenSensoren in Brückenschaltung(Dehnungsmessstreifen/Kraftmessdosen)NI 9237 4Geeignet für Brennstoffzelle, ±10 V NI 9206 1624 bit, 50 kS/s, simultan, Voll- und Halbbrückenunterstützung(Viertelbrückenunterstützung mit externem Zubehör), Antialiasing-Filter16 bit; programmierbare Eingangsbereiche von ±200 mV, ±1 V, ±5 V und ±10 V; 250 kS/s;16 differenzielle Kanäle; CAT-I-Bankisolierung 600 VDC (US)/400 VDC (EU)RJ50FederklemmenAnalogausgangSpannung, ±10 V NI 9263 4 16 bit, 100 kS/s pro Kanal, simultan SchraubklemmenIsolierte Spannung, ±10 V NI 9269 4 16 bit, 100 kS/s pro Kanal, simultan, 250 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung MINI-COMBICON-SchraubklemmenSpannung NI 9264 16 ±10 V, 16 bit, 25 kS/s pro Kanal FederklemmenStrom, 0 bis 20 mA NI 9265 4 16 bit, 100 kS/s pro Kanal, simultan, ±40 V Überspannungsschutz SchraubklemmenDigitaleingangBidirektional, 5 V TTL NI 9401 8 100 ns, 5 V TTL, bidirektional, Überspannungsschutz bis 30 V 25-Pin-D-Sub5 V TTL NI 9403 32 DIO, 140 kHz 37-Pin-D-SubDifferenziell oder 5 V TTL NI 9411 6 500 ns, ±5 bis 24 V, Single-ended-TTL oder differenziell, geregelter 5-V-Netzteilausgang 15-Pin-D-Sub24-V-Logik NI 9421 8 100 µs, 24-V-Logik, Überspannungsschutz bis 40 V Schraubklemmen, 25-Pin-D-Sub24-V-Logik NI 9422 8 100 µs, 24-V-Logik, 250 V Kanal-zu-Kanal-Isolierung Schraubklemmen24-V-Logik NI 9423 8 1 µs, Hochgeschwindigkeit, 24-V-Logik, Überspannungsschutz bis 35 V Schraubklemmen24-V-Logik NI 9425 32 Digitaleingang (Stromsenke), 140 kHz, 12- bis 24-V-Logik 37-Pin-D-Sub24-V-Logik NI 9426 32 Digitaleingang (Stromquelle), 140 kHz, 12- bis 24-V-Logik 37-Pin-D-Sub250 V AC/DC universell NI 9435 4 3 ms, ±5 bis 250 VDC, 10 bis 250 VAC, universell, Stromsenke/Stromquelle SchraubklemmenHohe Spannung NI 9475 8 Digitaleingang (Stromquelle), 1 MHz, 5 bis 60 V 25-Pin-D-SubDigitalausgangBidirektional, 5 V TTL NI 9401 8 100 ns, 5 V TTL, bidirektional, Überspannungsschutz bis 30 V 25-Pin-D-SubHohe Spannung NI 9472 8 100 μs, 6 bis 30 V, Stromquelle, Isolierung Schraubklemmen, 25-Pin-D-SubHohe Spannung NI 9474 8 1 μs, 5 bis 30 V, 8 A maximal pro Modul, Isolierung SchraubklemmenHohe Spannung NI 9477 32 8 µs, 5 bis 60 V, Stromsenke, Isolierung, bis zu 20 A pro Modul 37-Pin-D-SubHohe Spannung NI 9478 16 50 μs, 0 bis 60 V, Stromquelle, Isolierung 37-Pin-D-SubRelaisausgangElektromechanische und Halbleiterrelais NI 9481 4 30 VDC (2 A), 60 VDC (1 A), 250 VAC (2 A), elektromechanisches Relais, SPST (Form A) SchraubklemmenElektromechanische und Halbleiterrelais NI 9485 860 VDC, Halbleiterrelais Form A, bis zu 750 mA pro Kanal, 5 ms Setz- und Rücksetzzeit,Kanal-zu-Kanal-IsolierungSchraubklemmenSpezialmoduleCAN-Kommunikation NI 9862 – High-Speed-CAN-Modul, 1 Anschluss, max. Baudrate 1 Mbit/s 9-Pin-D-SubCounter (24 V) NI 9423 8 1 µs, Hochgeschwindigkeit, 24-V-Logik, Überspannungsschutz bis 35 V SchraubklemmenCounter (24 V) NI 9425 32 7 µs, 24-V-Logik, Überspannungsschutz bis 40 V 37-Pin-D-SubCounter (TTL) NI 9401 8 100 ns, 5 V TTL, bidirektional, Überspannungsschutz bis 30 V 25-Pin-D-SubCounter (TTL) NI 9411 6 500 ns, ±5 bis 24 V, differenziell, sechs Digitaleingänge für 2 Encoder (Phase A, Phase B und Indexspur) 15-Pin-D-SubInkrementaldrehgeber NI 9411 2 500 ns, ±5 bis 24 V, differenziell, sechs Digitaleingänge für 2 Encoder (Phase A, Phase B und Indexspur) 15-Pin-D-SubInkrementaldrehgeber NI 9401 2 100 ns, Single-ended, 5 V TTL, acht Digitaleingänge für 2 Encoder (Phase A, Phase B und Indexspur) 25-Pin-D-SubInkrementaldrehgeber NI 9423 2 1 ns, Single-ended, 24-V-Logik, acht Digitaleingänge für 2 Encoder (Phase A, Phase B und Indexspur) SchraubklemmenPWM/Pulsgenerierung, hohe Spannung NI 9472 8 100 μs, 6 bis 30 V, Stromquelle, Isolierung Schraubklemmen, 25-Pin-D-SubPWM/Pulsgenerierung, hohe Spannung NI 9474 8 1 μs, 5 bis 30 V, 8 A maximal pro Modul, Isolierung SchraubklemmenPWM/Pulsgenerierung, hohe Spannung NI 9476 32 500 μs, 6 bis 36 V, Stromquelle, Isolierung 37-Pin-D-SubPWM/Pulsgenerierung, hohe Spannung NI 9477 32 8 µs, 5 bis 60 V, Stromsenke, Isolierung, bis zu 20 A pro Modul 37-Pin-D-SubPWM/Pulsgenerierung, TTL NI 9401 8 100 ns, 5 V TTL, bidirektional, Überspannungsschutz bis 30 V 25-Pin-D-Sub

Sensormessungen mit hoher KanalzahlZur NI-Produktfamilie SC Express gehören PXI-Express-Datenerfassungsmodule mit integrierter Signalkonditionierung,mit denen hohe Spannungen sowie elektrische und optische Signale gemessen werden, sowie Sensoren, darunterDehnungsmessstreifen, Druckwandler, Kraftmessdosen und Thermoelemente. Diese Module wurden für höchsteGenauigkeit und hohen Datendurchsatz konzipiert und bieten neben enger Synchronisation auch eine Erweiterbarkeitauf tausende Kanäle für anspruchsvolle Messaufgaben.Die PXI-Plattform verfügt über eine anpassbare und vereinfachte Architektur für die Entwicklung von Messsystemen,mit denen zukünftige Erweiterungen ermöglicht werden. Außerdem lassen sich Messmodule mit dem breiten Angebotan PXI-Chassis, PXI-Controllern und I/O-Optionen kombinieren.PXI-Express-Schnittstelle für einededizierte Datenbandbreite proGerät mit einem Datendurchsatzvon bis zu 250 MB/sAutomatische Synchronisation voneinem Kanal auf bis zu 544 Kanäleinnerhalb eines einzigen Chassismit demselben NI-DAQmx-CodeHöchste Präzision für Dehnungs-,Druck- und Temperaturmessungenmit isolierten AnalogeingängenAuf zehntausende Kanäle mitTiming- und Triggerbussen fürmehrere Chassis skalierbar;zeitbezogene Synchronisationmöglich (GPS, IRIG-B, IEEE 1588)Front-End-Signalkonditionierung fürTiefpassfilterung, Isolierung undandere Sensortypen möglichMit über 1500 Modulen der PXI-Plattform kombinierbar, z. B. Modulenfür die Erfassung dynamischerSignale- und den Multifunktions-Datenerfassungsmodulen der X-Serie

AnalogeingangsmoduleDie Analogeingangsmodule bieten Signalkonditionierung für hohe Spannungen, optischeSignale und den Anschluss gängiger Sensoren, wie Thermoelemente, Dehnungsmessstreifenoder Druckwandler, aber auch hochpräzise Datenerfassungsmodule,die speziell für Geräusch- und Schwingungsanwendungen entwickelt wurden.SignaltypenMillivolt/VoltMittlere Spannung (60 V)Hohe Spannung (300 V/1000 V 1 )ThermoelementeDehnungsmessstreifenKraft, Last, Drehmoment, DruckIEPE (Beschleunigungssensoren,Mikrofone)Optische SensorenModul Kanäle 1 Produktbeschreibung Bereiche/Signaltypen Filterung Isolierung ErregungNI PXIe-4300 8 ISO A A A – – – – – Simultane isolierte Analogeingänge ±1 V bis ±300 V 2 10 kHz, 100 kHz, Bypass 300 V eff(CAT II) –NI PXIe-4330 8 DI – – – – A A – –NI PXIe-4331 8 DI – – – – – – A –Simultanes Brückeneingangsmodul,25 kS/s pro KanalSimultanes Brückeneingangsmodul,102,4 kS/s pro Kanal±25 mV/V oder ±100 mV/V Antialiasing-Filter –±25 mV/V oder ±100 mV/V Antialiasing-Filter –0,625 bis 10 V(kanalweise programmierbar)0,625 bis 10 V(kanalweise programmierbar)NI PXIe-4353 32 DI D – – A – – – – Thermoelementeingang ±80 mV 50/60 Hz – –NI PXIe-4492 8 DI – – – – – – A – Simultanes IEPE-Sensoreingangsmodul ±1, ±10Antialiasing-Filter,AC/DC-Kopplung– 4 mA (kanalweise programmierbar)NI PXIe-4497 16 DI 3 – – – – – – A – Simultanes IEPE-Sensoreingangsmodul ±1, ±10Antialiasing-Filter,AC/DC-Kopplung– 4 mA (kanalweise programmierbar)NI PXIe-4499 16 DI 3 – – – – – – A – Simultanes IEPE-Sensoreingangsmodul ±0,316 , ±1, ±3,16, ±10Antialiasing-Filter,AC/DC-Kopplung– 4 mA (kanalweise programmierbar)NI PXIe-4844 4 optische – – – – – – – A Optischer Sensor-Interrogator 1510 bis 1590 nm – Nichtleitend 0,06 bis 0,25 mW (Laser)A Empfohlenes ModulD Kompatibles Modul– Modul nicht verfügbar1DI – differenziell, SE – single-ended, ISO – isolierter Eingang; 2 Eingangssignale über ±10 V erfordern Anschlussblock TB-4300B; 3 Pseudodifferenzielle Analogeingangssignale;AnalogausgangsmoduleDie Analogausgangsgeräte von National Instruments beinhalten DC-Spannungs- undStromquellen mit 16-Bit-Auflösung sowie gepufferte, hardwaregetaktete Signalgeneratoren.Die softwaregetakteten und Signalverläufe erzeugenden Geräte für denHochgeschwindigkeitsbereich umfassen bis zu 32 Ausgänge, Digital-I/O und Counter.Modell 1 Bus Analogausgänge Auflösung (bit) Update-Rate 2 Ausgangsbereich DIO Counter/Timer TriggerNI 6703 PCI 16 16 Statisch ±10 V 8 – –NI 6704 PCI, PXI 32 16 Statisch ±10 V, 0 bis 20 mA 8 – –NI 6711 (3) PCI, PXI 4 (8) 12 1 MS/s ±10 V 8 2 (24 bit) 3NI 6715 PCMCIA 8 12 1 MS/s ±10 V 8 2 (24 bit) 3NI 6722 (3) PCI, PXI 8 (32) 13 800 kS/s ±10 V 8 2 (24 bit) 3NI 6731 (3) PCI 4 (8) 16 1 MS/s ±10 V 8 2 (24 bit) 31Die in Klammern angegebene Zahl bezieht sich auf das Modell NI 67x3; 2 Rate für einen Kanal

Digitalein-/-ausgangsmodule (DIO)Digital-I/O-Module (DIOs) von NI eignen sich für zahlreiche industrielle Automatisierungsanwendungen,darunter die Steuerung von Schalt- und Relaismodulen,Aktuatoren, Ventilatoren, Beleuchtung und Motoren. Zu den industriellen Funktionender Geräte gehören z. B. programmierbare Einschaltzustände, Watchdog-Timer, dieErkennung von Statusänderungen, Isolierung und programmierbare Eingangsfilter.Modell Bus Digital-I/O-Kanäle Spannungsbereich Max. Ausgangsstrom IsolierungIndustrietauglicheFunktionenNI 6501 USB 24 DIO, 32-bit-Counter 5 V/TTL/CMOS 8,5 mA – –NI 6503 PCI, PCMCIA 24 DIO 5 V/TTL/CMOS 4 mA – –NI 6509 USB, PCI, PXI 96 DIO 5 V/TTL/CMOS 24 mA – 3NI 6509 USB 96 DIO ±5 ±24 mA – 3NI 6510 PCI 32 DI ±30 V – Bank 3NI 6511 PCI, PXI 64 DI ±30 V – Bank 3NI 6512 PCI, PXI 64 DO (Quelle) ±30 V 350 mA Bank 3NI 6513 PCI, PXI 64 DO (Senke) ±30 V 500 mA Bank 3NI 6514 PCI, PXI 32 DI und 32 DO (Quelle) ±30 V 350 mA Bank 3NI 6515 PCI, PXI 32 DI und 32 DO (Senke) ±30 V 500 mA Bank 3NI 6516 PCI 32 DO (Quelle) ±30 V 350 mA Bank 3NI 6517 PCI 32 DO (Senke) ±30 V 500 mA Bank 3NI 6518 PCI 16 DI und 16 DO (Quelle) ±30 V 350 mA Bank 3NI 6519 PCI 16 DI und 16 DO (Senke) ±30 V 500 mA Bank 3NI 6520 PCI 8 DI, 8 mech. Relais-DO ±60 V 2 A 1 Kanal-zu-Kanal 3NI 6521 PCI, PXI 8 DI, 8 mech. Relais-DO ±30 V DI, 150 V DO 2 A 1 Kanal-zu-Kanal 3NI 6525 USB 8 DI, 8 SSR 2 DO ±60 V 500 mA Kanal-zu-Kanal 3NI 6528 PCI, PXI 24 DI, 24 SSR 2 DO ±60 V 150 mA Kanal-zu-Kanal 31Der maximale Schaltstrom für NI 6520 und NI 6521 beträgt 60 W pro Kanal. 2 Solid-State-RelaismodulCounter/TimerDie vielseitig einsetzbaren Counter/Timer-Module von National Instruments können für einegroße Auswahl an Messanwendungen genutzt werden, beispielsweise für die Messungverschiedener zeitbezogener Messgrößen, die Ereigniszählungen sowie die Überwachungvon Inkrementaldrehgebern. Counter/Timer erzeugen Pulse und Pulsfolgen und werden alsBestandteile komplexer Messsysteme häufig für kritische Timing-Aufgaben verwendet.ModellBusCounter/TimerAuflösung(bit)KompatibilitätMax. EingangsfrequenzSpannungsbereich(V)Isolierung Digital-I/Os PulsgenerierungGepufferteOperationenDigitaleFilterInkrementaldrehgeberNI 6601 PCI 4 32 20 MHz 1 5 V/TTL 5 – Bis zu 32 3 3 3 3NI 6602 PCI, PXI 8 32 80 MHz 1 5 V/TTL 5 – Bis zu 32 3 3 3 3NI 6608 PXI 8 32 80 MHz 1 5 V/TTL 5 – Bis zu 32 3 3 3 3NI 6624 PCI, PXI 8 32 20 MHz 5 V 48Kanal-zu-Kanal– 3 3 3 31Die max. Eingangsfrequenz mit Vorskalierung beträgt 80 MHz bei NI 6601 und 125 MHz bei NI 6602 und NI 6608.National Instruments Germany GmbHGanghoferstraße 70 b 80339 München Tel.: +49 89 7413130 Fax: +49 89 7146035 info.germany@ni.com ni.com/germany■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■National Instruments Ges.m.b.H.Plainbachstr. 12 5101 Salzburg-Bergheim Tel.: +43 662 457990-0 Fax: +43 662 457990-19 ni.austria@ni.com ni.com/austria■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■National Instruments Switzerland Corporation Austin, Zweigniederlassung EnnetbadenSonnenbergstr. 53 5408 Ennetbaden Tel: +41 56 2005151 Fax: +41 56 2005155 ni.com/switzerland ni.switzerland@ni.com■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■ ■■■■■National Instruments ■ ni.com ■ Ganghoferstraße 70 b ■ 80339 München ■ Tel.: +49 89 7413130 ■ Fax: +49 89 7146035 ■ Sitz der Gesellschaft: München ■ Handelsregister: Amtsgericht, München HRB 93 145 ■ USt-IdNR.: DE 129 424 315 ■ WEEE-Reg.-Nr.: DE 30536661 ■ Geschäftsführer: Michael Dams,Pete Zogas ■ Dresdner Bank München Konto 5 957 357 00 BLZ 700 800 00National Instruments Ges.m.b.H. ■ ni.austria@ni.com ■ ni.com ■ Plainbachstr. 12 ■ 5101 Salzburg-Bergheim ■ Tel.: +43 662 45 79 90 0 ■ Fax: +43 662 45 79 90 19 ■ Sitz der Gesellschaft: Bergheim FN 34180s ■ Firmenbuchgericht: Landesgericht Salzburg ■ UID ATU33948404 ■ WEEE-Reg. Nr. ERA# 50470DVR 0957089 ■ Geschäftsführer: Dipl.-Ing. Günther Stefan ■ Hypo Bank Bergheim (BLZ 55000) Konto 209016370National Instruments Switzerland Corporation ■ Austin, Zweigniederlassung Ennetbaden ■ ni.switzerland@ni.com ■ ni.com ■ Sonnenbergstr 53 ■ CH-5408 Ennetbaden ■ Tel.: +41 56 2005151 ■ Fax: +41 56 2005155 ■ Handelsregister des Kantons Aargau ■ Geschäftsführer: Christian Moser/Michael DamsUBS Kontokorrent CHF ■ Konto-Nr. 232-41294016.0 ■ IBAN CH47 0023 2232 4129 4016 0 ■ BIC UBSWCHZH80A© 2012 National Instruments. Alle Rechte vorbehalten. CompactRIO, CVI, FieldPoint, LabVIEW, Measurement Studio, National Instruments, National Instruments Alliance Partner, NI, ni.com, NI CompactDAQ, NI TestStand, SCXI und SignalExpress sind Warenzeichen von National Instruments.The mark LabWindows is used under a license from Microsoft Corporation. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation in the United States and other countries. Alle anderen Produkt- und Firmennamen sind Warenzeichen oder Handelsbezeichnungen der jeweiligen Unternehmen.Die National Instruments Alliance Partner sind unabhängige Unternehmen und stehen in keinem Agentur-, Kooperations- oder Joint-Venture-Verhältnis zu National Instruments. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen vorbehalten. 05658

LeistungselektronikNeue ProdukteBild: International RectifierInternational Rectifier hat die Automotive-qualifizierte600-V-IGBT-Plattform Coolir IGBT mit einerMindest-Kurzschlussfestigkeitvon 5 μs, einer niedrige V ce (on)sowie einem positiven V ce (on)-Temperaturkoeffizientenausgestattet.Bild: InfineonBild: SemikronCoolir IGBTs für den Automotive-Bereich600-V-Hochfrequenz-IGBTsNeue SiC (Siliciumcarbid)-PoduktfamilieSehr geringe SchaltverlusteMit der neuen SiC (Siliciumcarbid)-Produktfamilie CoolSiC 1200V SiCJFET von Infineon können sehrhohe Wirkungsgrade erzielt werden.Sie weisen im Vergleich zuIGBTs geringere Schaltverlusteauf. Damit sind höhere Schaltfre-Semikron startet mit der Serienproduktiondes SKiiP 4, ein IGBT-Modul, bei dem Treiber und Kühlkörperintegriert sind. Die Leistungshalbleiterkönnen bis zu einerJunction Temperatur von 175°C betrieben werden. Damit dieseWeitere Eigenschaften sind einrechteckförmiger sicherer Reverse-Bias-Arbeitsbereich(SRBSOA)sowie eine maximale Sperrschichttemperaturvon 175°C. Der AUIRGC655A1N0 eignetsich für große Wechselrichter undMotorantriebe, wohingegen derAUIRGC65A20N0 und der AUIRG-C65G20N0 auf die Stromversorgungsowie auf Applikationen mithoher Schaltfrequenz ausgerichtetsind. Collir IGBT verträgt harteSchaltvorgänge bis 200 kHz.infoDIREKT IGBT-Modul mit Treiber und KühlkörperFür Leistungen von Umrichtern bis 2,1 MW533ei0612quenzen möglich, ohne die Gesamteffizienzeines Systems zubeeinträchtigen. Alternativ kannim gleichen Gehäuse eine Lösungmit einer höheren Ausgangsleistungumgesetzt werden. Damitdie selbstleitende JFET-Technologiesicher und einfach zu nutzenist, hat Infineon das Konzept derDirect-Drive-Technologie entwickelt.Diese kombiniert den JFETmit einem externen Niederspannungs-MOSFETund einem speziellenTreiber-IC.infoDIREKT628ei0612Temperaturen auch zuverlässigangewendet werden können, wirddas Leistungsteil zu 100 Prozentlotfrei aufgebaut. Zum einen wirdbeim SKiiP 4 auf eine Bodenplatteverzichtet. Die Zuverlässigkeit unterpassiven Temperaturzyklensteigt damit um das Fünffache.Zum anderen wird durch dieSKinter-Sintertechnologie die Lotschichtdurch einen Silberschichtersetzt. Die Lastzyklenfestigkeiterhöht sich um den Faktor zweibis drei.infoDIREKT630ei0612Bild: MurataBild: SemiSouthGleichspannungswandlerNeue ModelleMurata Power Solutions kündigtdie aus miniaturisierten, nicht isoliertenGleichspannungswandlernmit einem Ausgang bestehendeOKX-Serie für Point-of-Load-Anwendungen(PoL) an. Diese Seriebesteht aus vier Modellen, die bei5 oder 12 V Nenneingangsspannungeinen Ausgangsstrom von 3oder 5 A unterstützen. Als Ergänzungzu den oberflächenmontierbarenPoL-Wandlern der OKY-Reihe werden die neuen Produkteder Serien OKX-T/3 und OKX-T/5in einem Single-In-Line-Package(SIP) mit fünf Pins angeboten.infoDIREKT 644ei0612LeistungstransistorenSpannungsgesteuertSemisouth stellt neue 650-V-Siliziumkarbid-JFET-Leistungstransistorenvor. Durch die Kombinationaus hoher Schaltgeschwindigkeitund hoher Strombelastbarkeitsowie den thermischen Eigenschaftenvon SiC eignen sich dieJFETs für die Leistungselektronik.Mit vertikalen Trench-JFET-Strukturenerzie len sie einen niedrigenOn -Wider stand pro Flächeneinheit.Die 650 V / 55 mΩ SiC-JFETsSJDA065R055 weisen einenposi tiven Temperaturkoeffizientenauf; sie lassen sich parallelschalten,schalten schnell, ohne „Tail“-Strom bei 150 °C.infoDIREKT643ei0612www.elektronik-industrie.de

Embedded-SystemeDie leistungsfähigenCOM Express-Modulebasieren auf der IntelCore-Prozessorfamilieder dritten Generation.Auf einen BlickLeistungsfähige COM-Express-ModuleDie MSC stellt bereits ihre ersten leistungsfähigen COM-Express-Modulevor, die auf der Intel Core-Prozessorfamilie der dritten Generationbasieren. Die zwei neuen COM-Express-Modulfamilien werden mitden Quad-Core Prozessoren Intel Core i7-3615QE mit 45 W maximalerVerlustleistung (TDP) und dem Intel Core i7-3612QE (35 W TDP)verfügbar sein. Zur schnellen Entwicklung auf Basis der COM-Express-Moduleist von MSC ein Starter-Kit erhältlich.infoDIREKT www.all-electronics.de601ei0612Bild: MSC52 elektronik industrie 06 / 2012

Embedded-SystemeHochauflösende Videos und 3DCOM-Express-Module mit Intel Core-Prozessoren der 3. GenerationDie gerade von Intel vorgestellte Prozessorfamilie Intel Core der dritten Generation mit vier Rechenkernen hältEinzug auf leistungsfähigen COM-Express-Modulen. Diese neue Computer-on-Module-Generation verfügt übereine hohe Rechenleistung, einen geringen Stromverbrauch, hohe Taktfrequenzen sowie eine sehr gute GrafikundVideoperformance.Autorin: Andrea HackbarthFür zahlreiche Anwendungen, die eine hohe Rechen-, Grafik-und Videoleistung erfordern, wird bei Embedded-Modulenauch in den nächsten Jahren der COM-Express-Standard die erste Wahl bleiben. Die nächsten Technologieschrittesind vorgezeichnet durch die von Intel gerade vorgestellteIntel Core-Prozessorfamilie der dritten Generation, die ineinem 22 nm-Prozess mit dreidimensionalen Transistoren gefertigtwerden. Darüber hinaus sorgt der Umstieg bei der Steckerbelegungvon Type 2 auf Type 6 für eine sehr gute Unterstützung derneuen digitalen Displayschnittstellen und der USB 3.0 Ports.Zeitgleich mit der Präsentation der neuen CPU-Generationstellt MSC bereits ihre ersten leistungsfähigen COM-Express-Modulevor, die auf der Intel Core-Prozessorfamilie der dritten Generationbasieren. Angeboten werden zwei neue COM-Express-Modulfamilien,die die Steckerbelegung gemäß Type 2 (MSC CXB-6SI) beziehungsweise Type 6 (MSC C6B-7S) unterstützen. Dieersten Produkte werden mit den Quad-Core-Prozessoren IntelCore i7-3615QE mit 45 W maximaler Verlustleistung (TDP) undIntel Core i7-3612QE (35 W TDP) verfügbar sein. Weitere Variantenwerden in Kürze folgen.Die Quad-Core-Prozessoren unterstützen die Intel 64 Architecture,die Intel Virtualization-Technologie, die Intel Advanced VectorExtensions und den Intel Advanced-Encryption-Standard(AES). Die implementierte Virtualisierungstechnologie bietet nebender Möglichkeit, parallel, in voreinander geschützten Speicherbereichen,ganz unterschiedliche Betriebssysteme und Applikationenablaufen zu lassen, die Virtualisierung von I/O-Schnittstellenund Laufwerken. Dank der integrierten Enhanced Intel Turbo-Boost-Technologie können einzelne Rechenkerne individuellübertaktet werden, um die Prozessorleistung nochmals beachtlichzu steigern.Support von drei unabhängigen DisplaysDer auf dem Prozessor-Die untergebrachte Grafikcontroller IntelHD 4000 Graphics bietet gegenüber der zweiten Generation vonCore-Prozessoren eine verbesserte Video- und Grafikbeschleunigung.Einen wesentlichen Vorteil stellt außerdem der Support vondrei unabhängigen Displays dar. Neben Accelerated Full HD Video-Encodingund -Decoding werden erstmals Direct X 11 undOpen GL 3.1 unterstützt. Die Graphics-Turbo-Boost-Technologie,bei der auch die Taktfrequenz des Grafikcontrollers kurzzeitig erhöhtwird, sorgt zusätzlich für eine sehr gute Grafikleistung. DieMSC CXB-6SI- und die MSC C6B-7S-Modulfamilien eignen sichbesonders für anspruchsvolle Anwendungen mit 3D-Grafik, beihochauflösenden Videos und ebenso zur Ansteuerung großflächigerDisplays. Um den Grafikprozessor auch zum „Numbercrunching"verwenden zu können, wird Open CL 1.1 angeboten.Die MSC CXB-6SI-Modulfamilie integriert den Intel 7-Series-Chipsatz. Schnelle dual-channel DDR3 SDRAM-Module (zweiSO-DIMM Sockel) mit einer maximalen Speicherkapazität von 16GB stellen eine hohe Computing-Leistung bei niedrigem Stromverbrauchsicher. An Schnittstellen bieten die COM-Express-Baugruppenneben sechs PCI-Express x-1-Kanälen ein PCI-ExpressGraphics (PEG) x16 Interface, den klassischen 32 Bit PCI-Bus, achtUSB 2.0 Ports, HD Audio und weiterhin noch eine Gbit-Ethernet-Schnittstelle.Wesentlich höhere DatenübertragungsrateDie MSC C6B-7S-Familie verfügt über ein sehr ähnliches Feature-Angebot. Entsprechend der Type 6-Steckerbelegung sind zusätzlichvier USB 3.0-Schnittstellen vorhanden. USB 3.0 bietet mit 5Gb/s eine wesentlich höhere Datenübertragungsrate als USB 2.0.Erreicht wird dies unter anderem durch einen Vollduplexbetriebund ein verbessertes USB-Protokoll.Zum Anschluss von hochauflösenden Displays sind Display-Port und HDMI-Interfaces mit einer Auflösung von bis zu 2560 x1600 Bildpunkten vorgesehen. Das MSC C6B-7S-Modul bietet einenäußerst einfachen Zugriff auf die digitalen Display-Interfaces,wie Display-Port, HDMI und DVI. Da die MSC CXB-6SI-Familiemit einer Steckerbelegung Type 2 diese modernen Schnittstellennicht unterstützt, werden die Anschlüsse gemultiplext auf diePEG-Signale herausgeführt und lassen sich dann zum Beispielüber eine passive Adapterkarte am PEG-Slot eines geeignetenBaseboards abgreifen.Für geräuschempfindliche UmgebungenDie Daten können über vier SATA II-Kanäle mit bis zu 300 MB/soder auf einer optional bestückbaren NAND Flash-SSD gespeichertwerden. Das MSC CXB-6SI bietet zusätzlich auch noch einenEnhanced IDE-Port an. Ein on-board-Stecker für einen geregeltenLüfter auf einer speziellen Kühllösung erlaubt die Realisierung leiserSysteme für Umgebungen, die besonders geräuschempfindlichsind. Die leistungsfähigen Plattformen laufen unter den BetriebssystemenWindows 7, Windows XP (embedded) und Linux. AlsBIOS kommt die UEFI-Firmware von AMI zum Einsatz. Für denAnwender bringt UEFI neben einem schnellen Boot-Prozess unteranderem die Möglichkeit, aus der Firmware heraus, eine Benutzeroberflächeund Anwendungen zu starten. Weiterhin bietet sie dieUnterstützung für große Festplatten. Die eigenständige EFI-Shellkann im Servicefall auch BIOS-Updates durchführen, Diagnoseprogrammeausführen oder sie kann einen Browser starten, ohnedass es erforderlich wäre, das Betriebssystem zu booten. (ah) nDer Beitrag basiert auf Textvorlagen von MSC.www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 53

Embedded-SystemeIvy Bridge erobert EmbeddedEnergieeffiziente ProzessorenDas Embedded-Computer-Modul Conga-TM77 nutzt die Vorzüge der Intel HD 4000-Grafi k mit ihren erweitertendigitalen Display Interfaces, den erhöhten Bandbreiten von USB 3.0 und von PCI 3.0 sowie mit weiteren PCIExpress Lanes.Autor: Martin DanzerEine integrierte HD4000-Grafik mit nunmehr 16 statt wiebisher 12 parallelen Rechenheinheiten und eine um 40Prozent gestiegene Grafikleistung bietet die neue Prozessorgenerationder Core i-Serie von Intel. Der wesentlicheVorteil dieser Prozessoren mit dem Codenamen Ivy Bridge liegtjedoch primär in einem bei etwa gleicher Rechenleistung um rund20 bis 25 Prozent gesunkenen Stromverbrauch. Geringe Leistungssteigerungensind durch höhere Taktfrequenzen und höhere Taktsteigerungenim Turbo-Modus möglich. Mit seiner dritten Prozessorgenerationhat Intel in der Chipfertigung nun den Wechsel voneiner Technologie mit 32 nm Strukturweite auf eine neue Technologiemit 3D-Trigate-Transistoren mit nur 22 nm vollzogen.Von noch größerer Bedeutung für die Embedded-Gemeinde sindneben dem geringeren Stromverbrauch, die Unterstützung vonschnellem DDR3/1600 Memory sowie die native Unterstützungvon PCI 3.0 und USB 3.0. Bei Grafikanwendungen sind dies dieneu hinzugekommene Pipe für einen dritten unabhängigen Bildschirmund die Unterstützung von Direct X 11, Open GL 3.1 undOpen CL 1.1.Steigen werden die Anforderungen an die Logistik der Board-Hersteller, da die neuen Bausteine in ihren Embedded-Variantennur noch fest verlötet und nicht mehr gesockelt angeboten werden.Die gegenüber dem Vorgänger verkleinerte Chipfläche führt zu einerhöheren Wärmekonzentration (Hotspot) auf den Gehäuseoberflächenund stellt außerdem hohe Ansprüche bezüglich desKühlkonzeptes. Intel bietet daher erstmals eine Konfiguration be-Fotograf ©Julien Christ / Pixelio54 elektronik industrie 06 / 2012www.elektronik-industrie.de

Embedded-Systemeziehungsweise eine Begrenzung der thermischen Wärmeleistung(TDP – Thermal Design Power) an.Lüfterloses DesignAndererseits steht mit dem Intel Core i7-3612QE erstmals einQuadcore-Prozessor zur Verfügung, der trotz einem Systemtaktvon 2,1 GHz (im Turbo-Modus sogar bis zu 3,1 GHz) die magischeGrenze von 35 W TDP nicht überschreitet. 35 W TDP stellen aktuelldie Grenze dar, mit der sich bei vertretbarem Aufwand geradeeben noch lüfterlose Systeme realisieren lassen. Ein lüfterloses Designist jedoch für sehr viele Anwendungen gerade in der Medizin-,der Verkehrs- und der Militärtechnik aufgrund der dort höherenerforderlichen Zuverlässigkeit oder einer benötigten hermetischenKapselung oftmals unabdingbar. Für noch leistungshungrigereAnwendungen stellt derzeit der Intel Core i7-3615QE mit2,3 GHz im Standard- und 3,3 GHz im Turbomodus und 45 WTDP die Obergrenze der Embedded-Quadcore-Prozessoren dar.Die Dual-Core-Prozessoren sind mit den verschiedenen Ausführungenvon Intel Core i3 bis Intel Core i7 und von 1,6 GHz bis zu2,7 GHz (im Turbo-Modus bis zu 3,4 GHz) bei 17 bis 35 W TDPskalierbar.Bis zu 2,7 GHz skalierbarVerfügbar ist diese neue energieeffiziente Generation bereits aufden Embedded-Computer-Modulen von Congatec . Mit seinemPin Out vom Typ 6 nutzt das Conga-TM77 die Vorzüge derHD4000-Grafik mit ihren erweiterten digitalen Display-Interfaces,den erhöhten Bandbreiten von USB 3.0 und PCI 3.0 sowie mit weiterenPCI Express Lanes. Das COM-Express-Modul kann mit denvorher bereits erwähnten neuen Quad Cores Intel Core i7-3612QE(4x 2.1 GHz, 6 MB L2 Cache, TDP 35 W) und Intel Core i7-3615QE(4x 2.3 GHz, 6 MB L2 Cache, TDP 45 W) Prozessoren bestücktwerden. Das Modul weist darüber hinaus native USB 3.0-Unterstützungauf und es verfügt über einen bis zu 16 GByte schnellenDual Channel DDR3-Speicher (1600 MHz). Die integrierte undgegenüber dem Vorgängermodell um bis zu 50 Prozent leistungsfähigereHD4000-Grafik unterstützt Intel Flexible Display Interface(FDI), Direct X 11, Open GL 3.1, Open CL 1.1, sowie einehoch performante MPEG-2-Hardware-Dekodierung, um auchmehrfach hochauflösende Full HD-Videos parallel dekodieren zukönnen.Auf einen BlickZum schnellen TestenAuf den Embedded-Computer-Modulen von Congatec sind die Prozessorender Core i-Serie von Intel bereits verfügbar. Zum schnellenTesten der neuen Funktionalitäten mit bestehenden Applikationenbietet das Unternehmen ein passendes Evaluation Carrier Board fürCOM Express Typ 6.infoDIREKT www.all-electronics.de602ei0612Beim COM-Express-Typ-6-Modul Conga-TM77 verwendet Congatec die dritteGeneration von Intels Core-Prozessoren.Mächtige ProgrammierumgebungBei Open CL handelt es sich um eine mächtige Programmierumgebung,mit der Rechenaufgaben hardwareübergreifend innerhalbheterogener Prozessorsysteme verteilt und verarbeitet werdenkönnen. Das Besondere dabei ist, dass bei Open CL in jedem einzelnenSchritt mehrfache parallele Ausführung (SIMD=Single InstructionMultiple Data) möglich ist, also klassische Parallelrechnerarchitekturmit unterstützt wird. So lassen sich nicht nur grafischeDarstellungen sondern auch viele analytische Probleme sehr effizientmit Parallelisierung lösen. Neben VGA und LVDS verfügt esüber drei digitale Display-Interfaces, die jeweils für Display-Port(DP), HDMI oder DVI ausgeführt werden können. Dadurch lassensich maximal drei unabhängige Displays in Anwendungen derMedizin-, Automatisierung- und auch Gaming-Industrie unterstützen.Native USB 3.0-UnterstützungMit der ersten nativen USB 3.0-Unterstützung wird die Datenübertragungdeutlich schneller, der Energieverbrauch niedrigerund jetzt auch das gleichzeitige Senden und Empfangen von Datenermöglicht. Insgesamt werden acht USB Ports bereitgestellt, vierdieser USB Ports sind in der Lage, USB 3.0 Superspeed zu unterstützen.Sieben PCI Express 2.0 Lanes, PCI Express Graphik 3.0(PEG) x 16 Lanes für hochleistungsfähige externe Grafikkarten,vier SATA-Schnittstellen mit bis zu 6 GBit/s, ein EIDE und eineGigabit-Ethernet-Schnittstelle ermöglichen schnelle und flexibleSystemerweiterungen. Lüfterkontrolle, LPC-Bus für die einfacheAnbindung von Legacy I/O-Schnittstellen und das Intel High-Definition-Audiorunden das Funktionsset ab. (ah)■Martin Danzer: Produkt Manager bei Congatec in Deggendorf.Bild: CongatecTQ-Minimoduleder schnelle und sichere Weg zum Markterfolg>> TQMa53 – das Cortex-A8 Modul mit hoher Grafikleistungwww.tq-group.com/TQMa53tq_anz_eind_tqma53_178x29_100.indd 1 22.05.12 15:34www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 55

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Besuchen Sie die neue www.all-electronics.deHüthig GmbHIm Weiher 1069121 HeidelbergTel. 0 62 21/489-402Fax: 0 62 21/489-482www.all-electronics.de

Embedded-SystemeSemi-industrielle AnwendungenMainboards müssen vielseitig, zuverlässig und langzeitverfügbar seinZwischen Consumer-Markt und industriellen Anwendungen liegt die Vielfalt des semi-industriellen Bereichs mitseinen ganz eigenen Anforderungen. Mit der Extended Lifecycle Series hat Fujitsu Technology Solutions Mainboardsfür den Einsatz in semi-industriellen Anwendungen optimiert, so auch das neueste Modell, das D3162-Bim Micro-ATX-Format.Autor: Peter HoserDiese Lücke füllt Fujitsu Technology Solutions TechnologySolutions mit seiner Extended Lifecycle Series. Das neuesteModell, das Micro-ATX-Board D3162-B, basiert aufdem Intel-Q77-Express-Chipsatz, unterstützt die aktuellenLGA1155-Sockel-Prozessoren und eignet sich etwa als Alternativezu Desktopboards für medizinische Applikationen, für denEinsatz in Kiosklösungen und Videoüberwachungssystemen.So heterogen diese Marktsegmente sind – bei den Qualitäten,die die eingesetzten Mainboards als zentrale Komponente mitbringenmüssen, gibt es eine große Schnittmenge. Im Kern geht es nebender Leistung und der Grafikperformance um eine hohe Zuverlässigkeit,Plattformsicherheit und eine lange Verfügbarkeit. ImHinblick auf Bedienerfreundlichkeit und Preis wünschen sichKunden in diesen Verticals dagegen meist ein nahe am klassischenDesktop-PC angelegtes Mainboard.Sowohl in Videoüberwachungsanlagen als auch in den BereichenKiosk/Ticketing muss ein reibungsloses Funktionieren im24/7-Dauerbetrieb gewährleistet sein. Bei medizinischen Applikationenund Sicherheitslösungen liegt der Fokus aus naheliegendenGründen noch stärker auf der Störsicherheit als im Kiosk-Bereich.Die Mainboards der Extended-Lifecycle-Serie sind standardmäßigauf den 24/7-Operating-Mode ausgelegt. Um diese Zuverläs-sigkeit zu erreichen, liegt das Augenmerk in der Entwicklung vorallem auf der Auswahl der Komponenten. In diesem Zusammenhangprofitiert das D3162-B von der Erfahrung, die Fujitsu TechnologySolutions als führender Hersteller von IT-Equipment undMainboards aus der Großserienfertigung mitbringt. Das optimierteMainboard-Layout und der hohe Automatisierungsgrad derProduktion in Deutschland reduzieren Herstellungsfehlern auf einMinimum, was der Lebensdauer der Produkte zugute kommt. Bevorsie in Serie gehen, werden die Boards im hauseigenen Product-Compliance-Center weitreichenden Tests unterzogen.Diverse Spezial-Features sorgen dafür, dass serviceintensive undteure Ausfälle vermieden werden. Das D3162-B verfügt über einenHardware-Watchdog und einen eigenen Board-Management-Controller (BMC). Dieser überwacht unabhängig von CPU undBetriebssystem sämtliche systemrelevanten Temperaturen und regeltund überwacht die Lüfter. Ein Ausfall wird umgehend erkanntund dem Administrator mitgeteilt. Der integrierte Hardware-Watchdog überwacht neben dem Betriebssystem sowohl die Prealsauch Boot-Phase und garantiert einen zuverlässigen Betriebauch ohne Operator. Die Recovery BIOS-Funktion ermöglicht es,ein nicht funktionstüchtiges BIOS zuverlässig wieder herzustellen.Für Kunden in den Bereichen Kiosk und Security ist diese Mög-Das Micro-ATX-Board D3162-B, basiert auf dem Intel-Q77-Express-Chipsatz.InfokastenDas µATX-Board D3162-B auf einen Blick■ Unterstützt neueste Intel Core i7/i5/i3 Prozessoren (LGA1155) mitbis zu 95WIntel Q77 Express ChipsatzHigh Effi ciency Core Voltage Regulator■ Dual Channel DDR3 1333/1600 SDRAM, Speicherkapazität: bis zu32 GB■ Intel HD graphics, DirectX 11 (abhängig vom verwendeten Prozessor)GigaBit LAN Controller (Intel), DASH Support, vProiAMT 8.0 Management Functionality5.1 Multichannel Audio■ PCIe x16 (Gen3), PCIe x16 (4 Lanes, Gen2), PCIe x1 (Gen2) und 1PCI Slot (32Bit, 33MHz, Rev. 2.3)Onboard System Management Controller2x SATA-600, 4 x SATA-300SATA-600 RAID 0, 1, 10, 5USB 3.0DVI-I, DisplayPort (VGA optional über Adapter)SilentFan LT/SilentFanConfi g-Software■ Sicherheitsfeatures: TPM V1.2, HDD-Passwort, EraseDisk, Watchdog58 elektronik industrie 06 / 2012www.elektronik-industrie.de

Embedded-SystemeAuf einen BlickMainboards für den semi-industriellen BereichDen semi-industriellen Bereichs füllt Fujitsu Technology Solutions mitseiner Extended Lifecycle Series. Das neueste Modell, das Micro-ATX-Board D3162-B ist eine Alternative zu Desktopboards und eignet sichfür medizinische Applikationen, für den Einsatz in Kiosklösungen undVideoüberwachungssystemen.Bilder: Fujitsu Technology SolutionsinfoDIREKT www.all-electronics.de607ei0612Das hauseigene Product Compliance Center begleitet Entwicklungen auchextern durch Tests und Unterstützung bei der Zertifizierung.lichkeit der Fernwartung ein zentrales Argument. Intels vPro-Technologie auf Basis eines Intel Gb- LAN-Controllers mit iAMT8-Support gewährleistet die betriebs- und standortunabhängigeAdministration: Die Out-of-Band-Management-Technologie ermöglichtes, remote in das System einzugreifen, auch wenn es nichtin Betrieb ist. Speziell für solche Systeme, die an schwer zugänglichenOrten verbaut sind, erleichtert das die Fehlerdiagnose und-behebung deutlich und spart dem Betreiber Kosten und unnötigeAusfallzeiten.Bei vielen kommerziellen Anwendungen, insbesondere in derMedizintechnik, ist das Grundproblem der Kunden der hohe (undentsprechend kostenintensive) Zertifizierungs- und Engineering-Aufwand. Ein normales Desktop-Mainboard hat einen Lebenszyklusvon gerade einmal zwölf bis 15 Monaten. Rechnet man – optimistisch– mit einer Design- und Testphase von einem halben Jahrund einem ebenso langen Zertifizierungszeitraum, müsste zumSerienstart bereits die Resteindeckung durchgeführt werden. Allerdingsbenötigen beispielsweise medizinische Geräte weder regelmäßigneue Prozessoren noch neue Funktionen; die Innovationszyklenbei semi-industrielle Mainboards sind wesentlich längerals im Consumer-Bereich – was zählt, ist die Verfügbarkeit. DiesemUmstand begegnet Fujitsu Technology Solutions mit der Extended-Lifecycle-Serie.Das µATX-Mainboard D3162-B kann biszu drei Jahre bezogen werden. Dies entschleunigt den gesamtenProduktlebenszyklus, gibt dem Anwender Sicherheit und demHersteller Zeit, einen wirtschaftlichen ROI zu erreichen.Lange LieferbarkeitRealisieren lässt sich das, indem Fujitsu Technology Solutionsproduzentenunabhängig diejenigen Plattformen auswählt, diedie Bedürfnisse des jeweiligen Zielmarktes am besten erfüllen.Die lange Lieferbarkeit ist vor allem eine Frage der Verfügbarkeitder Komponenten. Hierfür ist Fujitsu Technology Solutionsdurch die enge, stabile Zusammenarbeit mit seinen Lieferantengewappnet; Kombiniert mit einem strikten Lifecycle-Management,in dessen Rahmen Fujitsu Technology Solutions Kundenfrühzeitig informiert und in Änderungen einbindet ist so gewährleistet,dass Kundenbedürfnisse auch auf lange Sicht erfülltund die insbesondere in der Medizintechnik wichtigen Normeneingehalten werden können.Überwachungsanlagen müssen potenziell gefährliche Objekteauch bei kritischen Umgebungsbedingungen zweifelsfrei identifizierenund das möglichst in Echtzeit, damit in sicherheitsrelevantenSituationen adäquat reagiert werden kann. Das setzt leistungsfähigeProzessoren und gute Grafikperfomance voraus. Ähnlich inder Medizin: Die Möglichkeiten, unmittelbar auf unterschiedlichstePatientendaten zuzugreifen und mit hochwertigem Bildmaterialzu arbeiten, dienen einer raschen, treffsicheren Diagnosestellung.Das Mainboard D3162-B erreicht durch die Unterstützung deraktuellen Intel-Prozessoren Intel Core i7, i5, i3 mit LGA 1155-Sockelund integriertem Speichercontroller eine hervorragende Performance.Intel HD Graphics ist in die CPU integriert; die dritteGeneration der Intel Core-Prozessoren unterstützt DirectX11. Füreine optimale Datenübertragungsrate sorgt die SATA-Lösung mit2 x SATA-600 und 4 x SATA-300.Trotz seiner Leistungsfähigkeit läuft das D3162-B geräuscharm.Schließlich sollen medizinische PCs im Sprechzimmer nicht alsstörend wahrgenommen werden und Mediziner an ihren Gerätenkonzentriert arbeiten können. Möglich wird es durch die Silent-FanConfig-Software, mit der die werkseitige voreingestellte Lüfterregelungan spezifische Anforderungen angepasst werden kann.Die Silent-Drive-Technologie stellt leisen Festplattenbetrieb sicher.Datenschutz ein wichtiges AnliegenDatenschutz ist bei Geschäftsabschlüssen an Terminals, im Sicherheitsgewerbeund bei der Patientenverwaltung ein wichtiges Anliegen.Die Boards der Extended Lifecycle Series verfügen unter anderemüber eine HDD-Passwort-Funktion, mit der bis zu sechsFestplattenlaufwerken separate Passwörter zugeordnet werde können.Über die integrierte TPM-Funktion lässt sich eine sichereIdentifizierung des Rechners und dessen Benutzers sicherstellen.Auch nach der Ausmusterung von Geräten sollen keine Datenin fremde Hände gelangen. Für Kunden ist es ärgerlich, geradeam Ende des Lifecycles, Geld für datensichere Entsorgung auszugeben.Die fest im BIOS des Boards implementierte Erase-Disk-Funktion, garantiert das zuverlässige Löschen der Daten auf derFestplatte mit unterschiedlichen Algorithmen.Der Diversität des semi-industriellen Sektors trägt das Modellneben der Skalierbarkeit hinsichtlich von Preis und Performancemit einer Vielzahl von Erweiterungs- und AnschlussmöglichkeitenRechnung. Das Board bietet vier DIMM-Sockel, die mit biszu 32 GB Single/Dual Channel Memory mit DDR3 1066, 1333oder 1600 MHz bestückt werden können, ein PCI-Express x16(Gen3), ein PCIe x16 (Gen2), ein PCIe x1 Steckplatz (Gen2) undein PCI-Slot für ältere Steckkarten, zwei interne USB-3.0- undvier USB-2.0-Anschlüsse sowie extern zwei USB-3.0- und sechsUSB-2.0-Anschlüsse machen das Modell uneingeschränkt erweiterungsfähig.(ah)■Peter Hoser: Peter Hoser ist Director Systemboard OEM Sales beiFujitsu Technology Solutions in Augsburg.www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 59

Embedded-SystemeISA-Support auf PC/104-SBCsAuf Basis neuester ProzessortechnologiePC/104 ist seit langem im Markt der langzeitverfügbaren und robusten Applikationen erfolgreich. Wie könnenOEMs diese existierenden, langlebigen Applikationen am besten unterstützen? Mit PC/104 ist ein Upgrade mitISA-basierten SBC oder ein Neu-Design mit PCI oder PCI-Express möglich.Autor: Beat WyssAllerdings ist es kein leichtes Unterfangen PC/104-SBCs(Single-Board-Computer) mit aktueller Prozessortechnologieund voller ISA-Kompatibilität zu finden. DasPC/104-plus-SBC-Microspace MSM-eO(-N) mit denAMD-Embedded-APUs der G-Serie bietet genau das und ist damitsehr gut für ein solches Nachfolgedesign geeignet.PC/104 ist einer der am längsten verfügbaren Standards für SFF-Single-Board-Computer und zählt auch heute noch mit seinen Abmessungenvon nur 90 mm x 96 mm zu den kompaktesten SBC-Formfaktoren der Embedded-Technologie. Bis zu fünf Erweiterungsboardskönnen parallel und platzsparend auf oder unter denzentralen SBC gesteckt werden. Über Montageverschraubungen inden Ecken werden die Boards fixiert. Diese Lösung macht PC/104nicht nur zu einem äußerst kompakten Formfaktor, sondern auchvon Haus aus resistent gegen mechanische und thermische Belastungen.Der Original-PC/104-Standard basiert auf der PC-Industrial-Standard-Architektur(ISA). Im Lauf der Jahre hat sichPC/104 parallel zu der Einführung schnellerer Bussysteme stetigweiterentwickelt und neue PC-Technologien wie PCI und PCI-Express übernommen. Und das bei voller Rückwärtskompatibilität.So sind heute fünf Standards mit verschiedenen Kombinationender Bussysteme verfügbar.In der Pole-Position für SFF-SystemdesignsUnd genau dieses komfortable Stackable-Konzept mit validierten,langzeitverfügbaren COTS Building Blocks und die integrierte Fle-Bild: Edelweiss - Fotolia.com60 elektronik industrie 06 / 2012

Embedded-SystemeAuf einen BlickFür tief eingebettete SystemeDer Kontron Microspace MSM-eO-N ist eine besonders kosten- undenergieeffi ziente Lösung für tief eingebettete Systeme, die keine Grafikausgabe benötigen. Mit seiner platzsparenden Zwei-Chip-Lösungauf Basis des AMD-Embedded-Prozessors T24L und des Fusion-Controller-HubsA55E ist der langzeitverfügbare PC/104-Plus-Single-Board-Computer (SBC) eine sehr gute Lösung für lüfterlose Small-Form-Factor-Designs, die als reine Rechenknechte vorgesehen sind.infoDIREKT www.all-electronics.de605ei0612elektronik industrie 06 / 201261

Embedded-SystemeBild 1: Vergleich derISA-Ressourcen zwischendem ursprünglichenISA-Bus und dem KontronMicrospace MSM-eO(-N).Die Werte IRQs, I/O-Ports,Speicherbereiche undDMA-Kanäle sind nahezukongruent.Bilder: KontronBild 2: PC/104Standards.Bild 3: DieLegacy-Interrupt-Belegungdes MicrospaceMSM-eO(-N).Bild 4: ISAI/O-Port-Map desMicrospaceMSM-eO(-N).Bild 5: DieSpeicherbelegungdes MicrospaceMSM-eO(-N).Bild 6: Das KontronPC/104-Plus Single-Board-ComputerMSM-eO(-N).xibilität der unterschiedlichen Erweiterungsbusse machen PC/104heutzutage attraktiver als je zuvor. Insbesondere da Markteinführungszeitund Entwicklungskosten entscheidende Kriterien fürOEMs bei der Wahl eines Embedded-Formfaktors sind. Anwendungsfelderfür PC/104 lassen sich in nahezu jedem vertikalenMarktsegment finden, inklusive derjenigen mit sehr hohen Anforderungenan Langzeitverfügbarkeit und Robustheit, wie beispielsweiseTransport- und Verkehrswesen, die Automatisierung sowieder Verteidigungstechnik. Marktsegmente, die zudem auch nachlangen Produktlebenszyklen und individuellen I/Os verlangen.Was ist mit dem Legacy-Support?PC/104 bietet somit gute Voraussetzungen für eine gute Zukunft imSFF-Trend und OEMs finden innerhalb dieses Embedded-Standardsdas komplette Spektrum an generischen PC-Bussystemen und I/O-Erweiterungsboards. Allerdings nur so lange es auch SBCs mit aktuellenProzessoren und vollem ISA-Support gibt. Mit der Einführungneuer PC-Bussysteme wie PCI und PCI-Express wurden jedochzahlreiche Komponenten wie das BIOS ROM, die Realtime Clocksowie Interrupt- und DMA-Controller in die Chipsätze integriert.Auch machte Intel ab dem Controller-Hub ICH6 sogar die klassischenISA-Speicherbereiche, die für Datenaustausch und Kommunikationzwischen CPU und ISA-Board benötigt werden, unzugängigfür den Nutzer. Das macht ISA-Support auf heutigen Prozessorenund Chipsätzen zu einer echten Herausforderung.ISA-Support – Nur volle Kompatibilität bringt VorteileDabei ist der Marktbedarf nach ISA immer noch immens imPC/104-Segment. Unabhängige Marktforschungsunternehmengehen davon aus, dass mindestens 50 Prozent aller PC/104-Installationenentweder auf PC/104 (ISA) oder PC/104-Plus (ISA undPCI) basieren. Damit ist es Aufgabe der Board-Hersteller PC/104-Plus-SBCs zu entwickeln, die vollen Support für ISA und PCI bieten.Denn nur mit dieser vollen Kompatibilität sind sie als echtes„Drop-in-Replacement“ für alle ISA- und PCI-Erweiterungsboardszu nutzen und machen damit eine Hard- und Softwareumstellungfür OEMs überflüssig.Für einen vollen Hard- und Software-kompatiblen ISA-Supportauf SBCs mit neuesten Prozessoren und Chipsätzen müssenBoard-Hersteller hardwareseitig vier Voraussetzungen erfüllen.Dazu zählen ein ISA-kompatibles Interrupt-System, ISA-konformeI/O Ports und Speicherbereiche sowie frei definierbare DMA-Kanäle. Diese Hardware-Kompatibilität mit aktueller Prozessortechnologiezu erfüllen, ist allerdings nicht einfach. Da die typischenLow-Pin-Busse wie LPC und SPI nicht tauglich für vollenISA-Hardware-Support sind, suchte Kontron nach einer Prozessor/Chipsatz-Kombinationfür volle ISA-Kompatibilität.Eine Lösung, die sehr gute Voraussetzungen für die Kombinationvon ISA und neuester Prozessortechnologie bot, ist die AMD-Embedded-G-Series. Der Grund liegt in dem Controller-HubAMD A55E, der volle PCI-Unterstützung integriert. Insbesonderedie Möglichkeit den ISA- Speicherbereich auf den PCI-Bus abzubilden,ermöglichte Kontron den Einsatz einer PCI-auf-ISA-Bridge, die vollen Zugriff auf den Speicherbereich ermöglicht unddamit Hardware-kompatiblen ISA-Support auf dem KontronPC/104-Plus Single-Board-Computer MSM-eO(-N) einzudesig-InfokastenDer PC/104-plus SBC Microspace MSM-eO(-N)im DetailKontron führt den PC/104-plus Single-Board-Computer MicrospaceMSM-eO in zwei Versionen: Der Microspace MSM-eOPC/104-Plus-Single-Board-Computer integriert einen Single-Core-AMD-T44R-Prozessormit 1,2 GHz zusammen mit der AMD-Radeon-HD6250-Grafi k-einheit. Er unterstützt neueste 3D-Grafi kbibliotheken wie Open GL 3.2und Direct X 11. Damit eignet sich der SBC auch sehr gut als Upgradefür bestehende PC/104-Plus-Designs, die mehr Grafi k-Performancebei geringer Stromaufnahme erfordern.62 elektronik industrie 06 / 2012www.elektronik-industrie.de

GlobTek elektronik industrie 4.3.12_Layout 1 5/31/2012nen. Eine geeignete PCI-zu-ISA-Bridgeeinzubinden, ist allerdings nur der ersteSchritt in einem komplexen Prozess, dernicht nur tiefgehendes Hardware-Wissenvoraussetzt, sondern auch nach einer umfassendenSoftware-Expertise verlangt,beispielsweise für den DMA-Zugriff.Als erstes gilt es, ein konfigurierbaresInterrupt-System für eine ISA-kompatibleGeräte-Verwaltung zu erstellen. HeutigePC-Systeme sind nicht mehr auf 16 Interruptsbeschränkt und haben keine fixe Zuweisungder IRQs zu bestimmten Funktionen.Für ISA-basierte Applikationen mussdie PIC-basierte Interrupt-Verwaltungwieder abgebildet werden, um den ISA-Boards eine kompatible Umgebung zu bieten.Um möglichst viele freie IRQs bereitzustellen,hat Kontron zudem die ISA-Interruptsfrei gemacht, die auf nicht mehrbenötigte Legacy-Geräte verweisen, wiezum Beispiel für Floppy und PS/2-Maus.Damit stehen diese IRQs nun Nutzern fürandere Aufgaben zur Verfügung.ISA I/O-PortsIm zweiten Schritt galt es, die typischenISA I/O für die Kommunikation zwischenISA-Geräten und dem Prozessor bereitzustellen.Frühere ISA-Designs lösten lediglichdie ersten 10 bit der Adresse auf. Dasbegrenzte die Zahl auf dem ISA-Bus auf1024 I/O-Ports, was sie zu einer wertvollenRessource machte. Moderne Systeme dekodierendie vollen 16 bit der Adresse. Sieweisen den unteren Bereich (0 bis FFFh)der internen Peripherie und/oder demLPC-Bus zu. Der obere Bereich (1000h bisFFFFh) ist für PCI reserviert. Auf PCI-Systemenwird dieser obere Bereich für diePlug & Play-Konfiguration genutzt. In derRegel wird keiner dieser oberen Ports aufISA geroutet. Auf dem Microspace MSMeO(-N)werden alle ungenutzten PCI Cyclesauf ISA abgebildet und stehen damitdem ISA-Bus zur Verfügung. Dadurch gewinnenOEMs zusätzliche wertvolle Ressourcenfür ihre applikationsspezifischenI/O-Boards, was die ISA-Konfigurationvereinfacht.Die dritte Voraussetzung ist ein ISAkompatibler8 und 16 bit Speicherbereich,der für den Datenaustausch zwischen demISA-Board und der CPU benötigt wird.Auf dem Microspace MSM-eO(-N) wurdeder Chipsatz so konfiguriert, dass der Adressbereichzwischen 640 kB und 1 MB(A0000 bis DFFFFh) zugängig ist. Das BI-OS belegt die obersten 128 kB ab E0000h.Die On-board-Grafik (sofern vorhanden)beansprucht den Bereich von A0000 bisC7FFFh. Die unbenutzten Bereiche vonA0000h bis DFFFFh überträgt das MSMeO(-N)auf den ISA-Bus und überlässt demUser den Zugriff auf den Bereich vonC8000h (A0000h für Board ohne Grafik)bis DFFFFh.Die komplexeste Aufgabe bestand allerdingsdarin, den Direct Memory Access(DMA) für die Erweiterungsboards mitvollem 8 und 16 bit DMA-Support bereitzustellen.Dies erforderte eine individuelleProgrammierung der Firmware. Da die imAMD-Controller-Hub A55E integriertenDMA-Controller keinen Zugriff auf diePCI-auf-ISA-Bridge ermöglichen, setzteKontron auf eine dedizierte HardwareundFirmware-Programmierung. DerChipsatz des Microspace MSM-eO(-N)weist zwei 8237 DMA-Controller für einevolle PC/AT-Kompatibilität auf. Aber dieDMA-Controller des Chipsatzes könnenkeine Übertragungen zwischen dem PCI-Bus und dem Host-Bus initiieren. Daherintegriert die ITE 8888 PCI-zu-ISA-Bridgezwei zusätzliche 8237 DMA-Controller.Ein Distributed DMA wurde implementiert,um die ISA-DMA-Controller und dieChipsatz-internen DMA-Controller simultanzu betreiben. Die DMA-Kanäle für denISA-Bus werden im BIOS-Setup konfiguriertund das System allokiert den DMA-Kanal vom System-Controller auf denITE8888 DMA-Controller.Die hohe Kunst der FlexibilitätWenn es um die Integration neuester Prozessortechnologiein existierenden undneuen Applikationen geht, bietet PC/104ein breites Angebot an aktuellen und Legacy-PC-Bussen.Mit dem PC/104-plus-Single-Board-ComputerMSM-eO(-N) bietetKontron neueste Prozessortechnologie fürein Upgrade von ISA- und PCI-basiertenDesigns. OEMs profitieren dadurch von einerhöheren Investitionssicherheit ihrerbestehenden Designs. Damit ist PC/104immer noch einer der besten Standards fürdie schnelle Entwicklung von langzeitverfügbarenund robusten SFF-Applikationen.OEMs erhalten bei PC/104 passende SBCsfür ihre Legacy-Boards, oder sie könnensich auch für ein neues Systemdesign entscheiden.Aber egal wofür sie sich heuteentscheiden, die Entscheidung für PC/104,die sie in der Vergangenheit getroffen haben,bietet ihnen auch heute noch hoheFlexibilität auf COTS Level. (ah) nDer Autor: Beat Wyss ist Produktmanager fürPC/104 bei Kontron.Need Power?Think GlobTek!GlobTeks Ingenieure im Design Center inNew Jersey, US, können kurzfristig,kostenoptimierte Stromversorgungen für IhreAnwendungen entwickeln. Unsere kundenspezifischenNetzgeräte halten nicht nur dievorgegebene Spezifikation ein, es garantiertauch Normkonformität zu den gültigenSicherheitsstandards und gesetzlichenVorschriften; und es steht Ihnen in einemangemessenem Zeitraum zur Verfügung.GlobTek wird Ihre kundenspezifischeStromversorgung in der hauseigenen Fertigungin USA und China in kurzfristigenLieferzeiten, gleichbleibender Qualität undzuverlässiger Performance kosteneffizientherstellen.Melden Sie sich telefonisch unter+49 251 134 96372 um mit unseren Vertriebsingenieurenüber Ihre Anforderungen zusprechen oder besuchen Sie uns im Internetunter www.globtek.de.www.globtek.dewww.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 63

Embedded-SystemeBild 1: Aus Videobildern, die aus derLuft aufgenommen wurden, wurdemit Hilfe der Ikena ISR Softwaredieses Landschafts-Mosaik vomWaldbrand in Montana erzeugt.Mit freundlicher Genehmigung vonAvwatch Inc.Bild: Avwatch Inc.64 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Embedded-SystemeVerbesserte Videos – Bild für BildMotion DSP und AMD – zu Land, zu Wasser und in der LuftMotion DSP hat eine von der Universität von Kalifornien lizensierte Technologie zu einem zuverlässigen Werkzeugfür die Verbesserung der Bildaufl ösung von Videos weiterentwickelt. Die Grundlage hierfür bildet ein Prozess, derals computergestützte Superaufl ösungs-Rekonstruktion bezeichnet wird – ein Verfahren, bei dem jedes Frameeiner Videosequenz durch den Rückgriff auf Bildinformationen benachbarter Einzelbilder neu berechnet wird.Autor: Cameron SwenDer Gründer und Geschäftsführer von Motion DSP , SeanVarah, erinnert sich: „Als wir die Algorithmen erstmalsanwendeten, dauerte es mehr als einen Tag um ein Einzelbildeines Videos in Standardqualität zu rekonstruieren.Allerdings verfügten wir damit über die erste Software überhaupt,mit der die Bildqualität von Videos automatisiert verbessertwerden konnte." So entwickelte sich die Ikena-Software von MotionDSP schnell zu einem „offline"-Werkzeug für die Strafverfolgung.Zu den Kunden zählen beispielsweise der US Secret Serviceund Scotland Yard. Videobeweise – egal ob diese von einem Mobiltelefonoder von einer Videoüberwachungskamera stammten –leiden häufig unter mangelhafter Qualität, bedingt durch geringeAuflösung, Verwacklung, schlechte Beleuchtung oder Bildrauschen,was die forensische Auswertung extrem erschweren kann.„Wie man es aus zahlreichen amerikanischen Kriminalserienkennt, wo der Bösewicht ein Verbrechen begeht und nur eineschlecht aufgelöste Videoüberwachungsaufnahme des Autokennzeichensder einzige Hinweis ist, so setzt auch die Polizei unsereSoftware dazu ein, um die Buchstaben auf einem Autokennzeichenzu rekonstruieren", so Sean Varah.2007 entdeckten auch die Nachrichtendienste die Fähigkeitender Ikena Software für sich. So konnte sich Motion DSP eine Ausschreibungder non-profit-Organisation In-Q-Tel im Auftrag desUS-Nachrichtendienstes sichern. Dank der Weiterentwicklung derHardware für die Bildverarbeitung war es Motion DSP bald möglich,die Fähigkeiten von Ikena weiter zu verbessern und zu beschleunigen.„Nach jahrelanger harter Arbeit sind wir nun in derLage, mehr als 30 Einzelbilder in der Sekunde zu verarbeiten, selbstwenn es sich dabei um Videomaterial in HD-Auflösung handelt.Dieses Leistungsniveau konnten wir nur mit Hilfe der GPU-Technologieerreichen", so Sean Varah.Echtzeit-Video-OptimierungNeben der Grafikverarbeitung profitiert Ikena zudem von einemverbesserten CPU-Durchsatz. Sean Varah erklärt: „Wir suchennicht weniger als die schnellste Verarbeitungsleistung – das heißt,so viele Rechenkerne wie möglich, bei höchstmöglicher Taktungund der geringstmöglichen Energieaufnahme."Durch die zusätzliche Rechenleistung fortschrittlicher Verarbeitungs-und Grafiktechnologien gelang es Ikena bald auch das Interessedes US-Verteidigungsministeriums auf sich zu ziehen. Diesim Zuge der laufenden Investitionen in neue Technologien fürNachrichtendienste, Aufklärung und Überwachung im Irak und inAfghanistan. Aktuell verfügen nahezu alle militärischen Fahrzeugeüber eine automatisierte Videoaufzeichnung – von Kampfjets überTransportfahrzeuge und Panzer bis hin zu unbewaffneten Drohnenwie dem Predator. „Allein im Jahr 2009 fiel im Irak und inAfghanistan Videomaterial im Umfang von mehr als 24 Jahren an",so Sean Varah. „Die Menge an Videodaten, die in den Einsatzgebietengesammelt werden ist absolut überwältigend."Aufgrund der zunehmenden Abhängigkeit von aufgezeichnetemBildmaterial hat die US-Regierung damit begonnen, grundlegendeAnforderungen für die Echtzeit-Bildverarbeitung zu definieren,um die Qualität des gesammelten Videomaterials zu verbessern.„Die Analysten benötigen bessere Videos um nachvollziehenzu können, was sich gerade abspielt – im Militärjargon wirddies als Situational Awareness bezeichnet", so Sean Varah. „UnserDifferenzierungsmerkmal liegt in der Fähigkeit Bildoptimierungenmittels Superauflösung von Videomaterial durchzuführen.Möglich wird dies durch die GPU. Und soweit uns bekannt ist, sindwir aktuell die Einzigen, die das leisten können. Die Verarbeitungin Echtzeit ist dabei von entscheidender Bedeutung, da auch dieEntscheidungen aufgrund des Videomaterials in Echtzeit gefälltwerden müssen."Ein anspruchsvoller Kunde mit noch anspruchsvollerenAnforderungenIn einer Situation, in der die Qualität eines Video-Streams dazubeitragen kann, Leben zu retten, ist die Messlatte hoch gesteckt,was technologische Standards und Anforderungen betrifft. SeanVarah erklärt: „Das US-Verteidigungsministerium ist ein extremanspruchsvoller Kunde. Unsere komplette Bildverarbeitung muss1080p unterstützen, was extrem hoch ist. 1080p entspricht dersechsfachen Auflösung von Standard-Definition- (SD) Video. Umeinen Vergleich zu geben: Wir veranschlagen für einen SD-VideoStream einen Performancebedarf von 150 bis 200 Gigaflops für dieAuf einen BlickVideosequenzen deutlich verbessernVideos leiden häufi g unter mangelhafter Qualität durch geringe Aufl ö-sung, Verwacklung, schlechte Beleuchtung oder Bildrauschen. Hierhat Motion DSP eine Technologie weiterentwickelt, bei dem jedesEinzelbild einer Videosequenz neu berechnet wird. Dabei stützt sichdas Verfahren die Bildinformationen der benachbarten Einzelbilder.Motion DSP stützt sich bei der erforderlichen hohen Rechenleistungauf CPU und GPU von AMD.infoDIREKT www.all-electronics.de505ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 65

Embedded-SystemeBild 2: Das Stiletto Stealth-Boot vor und nach derBildoptimierung durch Motion DSP.Mit freundlicher Genehmigung von Motion DSP.Bild: Motion DSPVerarbeitung. Ein 1080p-Stream benötigt dagegen eine Leistungim Bereich von 1,2 Teraflops."„So können wir auf dem leistungsstärksten High-End-Grafikprozessorvon AMD 1080p Video in Echtzeit verarbeiten sowiezwei 720p Streams. Das gelingt uns auf keiner anderen GPU", soSean Varah.Motion DSP hat Ikena kürzlich auf Open CL angepasst, einemoffenen Standard der sicherstellt, dass die Software von mehrerenHardwareherstellern unterstützt wird. „Kunden wie die US-Regierungversuchen möglichst Abhängigkeiten von nur einer Quelle zuvermeiden. Wann immer es um die Beschaffung geht, achten siedarauf, dass es auch einen Wettbewerb gibt. Und sie suchen gezieltnach offenen Standards. Sie haben die einschneidende Erfahrungmachen müssen, dass Menschen sterben mussten, weil die Systeme,die Händler ihnen verkauft hatten, so dediziert und geschlossenwaren, dass es nicht gelang, die Systeme miteinander kommunizierenzu lassen", so Sean Varah.„Die Entscheidung auf Open CL zu portieren war absolut richtig.Dadurch haben wir eine offene Plattform geschaffen, die überJahre hinweg ein Standard sein wird. Auch war die enge Zusammenarbeitmit AMD sehr fruchtbar, denn so konnten wir unsereAlgorithmen so anpassen, dass sie die Vorteile der AMD-Architekturvoll ausnutzen und so ein Leistungsniveau erzielen, das wir mitHardware anderer Anbieter nicht erreichen konnten. Damit könnenwir unseren Kunden im US-Verteidigungsministerium mehrLeistung bieten: Höhere Auflösungen, eine bessere Verarbeitungsqualitätund mehrere Streams gleichzeitig."Energieeffiziente AMD-Technologien ermöglichen neueInstallationenZusätzlich zum ungeschlagenen Verarbeitungsdurchsatz und derstarken Grafikleistung entdeckte Motion DSP, dass sie mithilfe derEnergieeffizienz von AMD-Plattformen neue anspruchsvolle Einsatzszenarioserschließen können, in denen Ikenaebenfalls von Nutzen sein könnte.„AMD zeichnet sich durch zwei Vorteile aus.Einer liegt am oberen Ende der Leistungsskala,denn mit AMD erzielen wir leicht einen 30- bis60-prozentigen Performancegewinn im Vergleichzu Wettbewerbsprodukten. Der andereliegt am unteren Ende der Leistungsskala bezogen auf die Energieaufnahme:denn AMD ermöglicht es uns, fortschrittliche Bildverarbeitungdeutlicher effizienter umzusetzen und so 30 bis 50 % Energieeinzusparen. Und das ist extrem wichtig, wenn Sie das Potenzial unsererLösung direkt implementieren möchten, beispielsweise in eineDrohne, wo enge Restriktionen hinsichtlich Wärmeabgabe, Gewichtund Energieaufnahme vorgegeben sind", erklärt Sean Varah.Stiletto: Ein schwimmendes High-Speed RechenzentrumIm Juni 2011 demonstrierte Motion DSP sein Potenzial auf einemVersuchsboot des amerikanischen Verteidigungsministeriums –einem knapp 27 m langen Carbonfaser-Katamaran mit vier 1500PS Dieselmotoren, acht Live-HD-Video-Kanälen und zwei mitAMD-Technologie bestückten Colfax CX1250-N4 Rackmount-Servern, die mit der Ikena-Software arbeiten.„Wir installierten eine Mini-Cloud aus AMD-Hardware. Wirhatten zwei 1HE hohe Server, jeder davon mit zwei AMD-Opteron-Prozessorender 6100er-Serie und zwei ATI Fire Pro V8800Grafikkarten bestückt. Durch diese beiden Systeme führten wiracht Videokanäle, so dass jeder der beiden AMD-basierten Serverdie kontinuierliche Echtzeitverarbeitung von je vier Videokanälenübernahm", so Sean Varah.„In diesem Versuchsaufbau ging es darum zu testen, inwieweitwir die bestehende Militärsensorik verbessern können. Wir verarbeitetendazu die schiffseigenen Sea-Flir- und Gyro-Cam-Kamerasin Echtzeit. Das Ergebnis war beeindruckend, denn wir konntendie Videoqualität signifikant verbessern. Ein Analyst der Air Forcekommentierte, dass unsere Software das Video um bis zu zweiNIIRS-Level (National Imagery Interpretability Rating) verbessert.So konnte gezeigt werden, dass alles was man dafür tun muss, umdie Videoqualität zu verbessern, darin besteht, AMD-Hardware inden bestehenden Rack zu packen, um so die Kameraaufnahmenunmittelbar zu verbessern. Die Demonstration war entsprechendBild: Rapid Reaction Technology Office (RRTO)Bild 3: Stiletto Stealth-Boot. Mit freundlicher Genehmigung des Stiletto Programms des Rapid Reaction Technology Office (RRTO)66 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Embedded-Systemeein großer Erfolg." Die Ergebnisse, die Ikena mithilfe der AMDbasiertenServer an Bord des High-Speed-Tarnbootes erzielenkonnte, machten Eindruck auf das Publikum: „Es kamen sechsverschiedene Dienststellen des US-Verteidigungsministeriums zuder Demonstration. Diese verlief so erfolgreich, dass aktuell mehrereAuslieferungen, beziehungswiese „Transitionen", wie sie dasVerteidigungsministerium nennt, stattfinden – allesamt Kunden,die sich dazu entschieden haben, unsere Software auf einer Reiheverschiedener Plattformen zu integrieren, von Workstations zurFull-Motion-Video-Analyse bis hin zu Enterprise-Server-Installationen,"so Sean Varah.„Als ein weiteres Ergebnis unseres Erfolges bei der Sensordatenverbesserung,hat man uns dazu eingeladen, zum Stiletto-Programmzurück zu kehren und unser Produkt permanent zu installieren."Das Rapid Reaction Technology (RRTO) Office des AssistantSecretary of Defense für Forschung und Entwicklung fördertden Stiletto für technologische Demonstrationen.Eine Technologie-Partnerschaft mit ZukunftMit der immensen und stetig zunehmenden Menge an Videomaterial– die aus der wachsenden Flotte an militärischen Fahrzeugenmit immer mehr Kameras pro Fahrzeug resultiert – stellen sichMotion DSP zahlreiche neue Möglichkeiten und Herausforderungenfür die Zukunft.Beispielsweise würde Technologie, die automatisch taktischeAnalysen von Videomaterial durchführt, den Menschen davonentlasten, unzählige Stunden für die Durchsicht von Videomaterialaufzuwenden. „Das nächste Problem, mit dem wir uns auseinandersetzen,besteht darin, den Arbeitsaufwand für das Personal zureduzieren, um das Verteidigungsministerium dabei zu unterstüt-zen, mit weniger Personaleinsatz mehr zu erreichen", so Sean Varah.„Diese Art von fortschrittlicher Computer-Vision wird nochmehr Rechnerpower benötigen, als wir aktuell verwenden."Zudem wächst auch die Nachfrage im öffentlichen Bereich, beispielsweisebei der öffentlichen Sicherheit. Avwatch, ein Anbietervon Luftüberwachungssystemen, unterstützt Rettungsteams in Katastrophengebietenmit Echtzeit-Videos aus der Luft. Zu den letztenEinsatzgebieten zählen der Hurricane Irene und die Waldbrändein Montana.Der Firmenchef von Avwatch, Chris Kluckhuhn, erklärt: „Wirverwenden Ikena um das Videobild zu stabilisieren und zu verbessern.Wenn wir Videomaterial live streamen, werden alle Verbesserungendurch Ikena in Echtzeit vorgenommen bevor es live distribuiertwird." Im Fall des Waldbrandes im Montana Forest konntedurch Zusammenfügen mehrerer Minuten von Videomaterial mitder Mosaik-Funktion von Ikena unmittelbar eine weitflächigeÜbersichtskarte vergleichbar mit einer Satellitenaufnahme desWaldbrandgebietes erzeugt werden. „Motion DSP ist führend darinComputertechnologie für die Echtzeit-Bildaufbereitung einzusetzenund stellt Ersthelfern so nie dagewesene Möglichkeiten zurVerfügung," so Chris Kluckhuhn.Egal ob es darum geht, Hilfsteams mit taktischen Informationenin Echtzeit zu versorgen, einen Gerichtsprozess mit Beweismaterialzu unterstützten, oder ein wachsames Auge auf die Truppen imAuslandseinsatz zu halten – Motion DSP wird weiter Technologienentwickelt, für die die Sicherheit Priorität hat. (jj)nDer Autor: Cameron Swen ist Marketing Manager bei AMDEmbedded Solutions/USA.COM-Express-ModuleFür dynamische AnwendungenVia Technologies ergänzt sein Modullösungs-Portfoliound stellt mit den COM-Express-Modulen COMe-8X90, COMe-8X91 und COMe-8X92 drei neue Bauteilevor. Mit dem robusten COMe-8X90-Modulauf Basis des COM-Express-Basis-Formfaktors 95 mm x 125 mm, richtet sichVIA speziell an Kunden mit industriellenAnwendungen sowie große OEMs. DasModul eignet sich vor allem für sehr dynamischeAnwendungsbereiche wie Healthcare,anspruchsvolles Gaming, industrielleAutomation und Digital Signage. Die Lösungumfasst eine 1,2 GHz Nano X2 E-SerieDual-Core-CPU und einen mit derChromotionHD 2.0 Video Engine ausgestattetenVX900H Mediensystemprozessor.Das COMe-8X91-Modul basiert mit seinenAbmessungen von 85 mm x 55 mm aufdem COM Express-Mini-Formfaktor mitTyp 10 Pin-Layout. Diese robuste undkompakte Lösung kombiniert eine 800MHz Eden X2 Dual-Core-CPU mit einemVX900 Mediensystemprozessor und eignetsich für Kunden aus der Industrieund für OEM-Kunden, die sich auf anspruchsvolleBereiche, wie MedizinoderSpiele-, Test- und Mess-Anwendungensowie industrielle Bildverarbeitungssystemekonzentrieren.Mit Abmessungen von 95 mm x 95 mmbasiert das COMe-8X92-Modul auf demCOM Express-Kompakt-Form-Faktor. Eskombiniert eine 1,2 GHz Nano X2 E-SerieDual-Core- CPU mit dem VX900H Mediensystemprozessor.Auch dieses Modulwurde auf Basis hochleistungsfähiger Bauteilefür anspruchsvollen Anwendungenentworfen. Das angebotene Starter-Kit bestehtaus Multi-I/O-Karte, Trägerboard-Referenzdesign (ODM Board), Board-Support-Packages,Display, Systemüberwachungs-Tools/SDKsund Design-Richtlinien.Das im Industriestandard COM Express-Basis-Formfaktorvon 95 mm x 125Bild 1: Via Technologies erweitert seinModullösungs-Portfolio.mm lieferbare COMe-8X90-Modul umfassteine 1,2 GHz Nano X2 E-Serie Dual-Core-CPU und einen VX900H Mediensystemprozessor.Dieser Mediensystemprozessorbietet Hardware-Unterstützung füreine rasche Wiedergabe anspruchsvollerVideo-Formate sowie Blue-ray-Unterstützungfür eine gleichmäßige HD-Wiedergabevon Multimedia-Titeln mit Auflösungenvon bis zu 1080p (Full HD). DasCOMe-8X90-Modul unterstützt die neuestenVerbindungsstandards.infoDIREKT Bild: Via598ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 67

Embedded-SystemeEmbedded- kontra Standard-PCTatsächlich zuverlässiger, langlebiger und robuster?Wer PC-Funktionalität braucht, fragt Embedded-PC-Hersteller nach den Hauptunterschieden ihrer Systemegegenüber Standard-PC-Systemen. Nicht selten fallen die spontanen Schlagworte „robuster, zuverlässiger undlanglebiger“. Oft bleibt jedoch die Frage nach dem „Warum“ nur unzureichend beantwortet. Autor: Harald MaierEmbedded-PC-Anwendungen kommen historisch gesehenaus Marktbereichen, in denen keine Standard-PC-Technologieeingesetzt werden konnte. Die Gründe hierfür sindvielfältig, jedoch war meist eine sehr deutliche Abgrenzungzum Standard-PC offensichtlich, sei es aufgrund der Baugrößeoder dem Einsatz von speziellen Funktionen und Interfaces. Heuteist der Begriff Embedded-PC in der Hauptsache geprägt durch„Ich bin kein Office- oder Home-PC“. Gleichzeitig gibt es immermehr Embedded-Lösungen, die in typische PC-Applikationen vor-dringen. Im Gegenzug dazu erobern immer öfter Standard-PC-Systeme, vor allem ausgelöst durch die Miniaturisierung der Formfaktorenim Consumer-Bereich, die herkömmlichen Domänenvon Embedded-Anwendungen.Im Zuge der Überlappung der Anwendungsgebiete für Embedded-und Standard-PCs ist es wichtig, entscheidende Unterschiedeherauszustellen. Auch bei TQ-Systems ist die Vermischung derAnwendungsbereiche deutlich spürbar: Ein großer Teil der Anfragenfür Embedded-PC-Systeme kommt von Anwendern, die mit68 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Embedded-SystemeStandard-PC-Systemen schlechte Erfahrungen gemacht habenoder mit diesen an Grenzen stoßen. Wo liegen die Gründe hierfür?In vielen Fällen kristallisieren sich die zu Anfang aufgeführtenSchlagworte „robuster, zuverlässiger und langlebiger“ heraus, diebei den eingesetzten Systemen vernachlässigt oder nicht genau genughinterfragt wurden.Wodurch sind Embedded-Systeme robuster?Untersucht man Systeme in Bezug auf Robustheit, so gilt es, zunächstdie Schwachstellen aufzudecken. Kurz zusammengefasst:Meist machen Kabelverbindungen, hohe und schwere Bauteile sowieunpassend montierte Mechanik-Komponenten die Systemeanfällig. Es gilt also, diese Schwachpunkte auszuschalten.Am Beispiel eines konkreten Embedded-PC-Systems lässt sicherläutern, wie diese Schwachstellen umgangen werden können:Das System von TQ ist modular aufgebaut. Zum Einsatz kommenCPU-Module nach COM Express-Standard, der sich unter anderemdurch sein robustes Stecksystem auszeichnet. Wo andere ModulstandardsSchwächen in Bezug auf Steckkraft und Kontaktsicherheithaben, hat sich COM Express in nahezu allen Branchender Welt bewährt, so dass selbst Anforderungen aus den BereichenMilitär und Luftfahrt bedenkenlos abgedeckt werden können. Einebesonders hohe mechanische Stabilität wird durch eine feste Verschraubungzwischen Modul und Mainboard, aber auch zwischender Hardware und der Kühllösung gewährleistet. In dieser Kombinationstellt das System eine sehr robuste, gegen Schock und Vibrationresistente Einheit dar.Hohe mechanische StabilitätStandard-PC-Systeme sind zwar meist als Einplatinen-Computerausgeführt, haben aber im Hinblick auf Robustheit ein großesManko im Bereich der Kühlung. In den meisten Fällen werden dieHauptkomponenten auf dem Mainboard einzeln gekühlt. DerChipsatz bekommt oft einen kleinen Kühlkörper, der durch Federnauf den Chip gedrückt wird. Die Kühlung der CPU erfolgtAuf einen BlickEmbedded-PC-BaukastenDas Embedded-PC-System COMSys ist Basis für unterschiedlichsteApplikationen. Standardmäßig werden Box-PC-Lösungen sowie HMI-Lösungen (im Standard-PC-Umfeld auch als All-in-One-Lösungen bekannt)angeboten. Es sind auch individuelle Lösungen beispielsweisefür Medizin- und Industrie-Produkte möglich. Die Rechenleistung variiertvon Atom über AMD Fusion bis hin zur Intel Core Technologie.infoDIREKT www.all-electronics.de603ei0612fast ausschließlich durch große, meist aktiv belüftete Kühler, dietrotz ihrer Masse auch nur über Federn mit dem Mainboard verbundensind. Ein Risikofaktor, der meist völlig unterschätzt wird.Schon bei schwachen Stößen, sei es im Betrieb oder beim Transport,wirken enorme Kräfte auf die CPU. Die Masse des Kühlers,kombiniert mit der federnden Befestigung können leicht zu Beschädigungender CPU (Silizium-Oberfläche, Chip-Trägermaterial,Anschlüsse) oder zumindest zu mechanischen Extrembelastungenim Bereich des CPU-Sockels führen. Ein kaum kalkulierbaresRisiko hinsichtlich Sofortschäden und schleichender Beschädigungder Baugruppe.In vielen Systemen sind vor allem die Speichermedien wie Festplatteoder Solid-State-Disks (SSD) über Kabel angebunden. Schondurch geringe Vibrationsbelastungen werden die Steckverbindersehr belastet, besonders dann, wenn die angeschlossenen Kabelnicht ausreichend fixiert sind und sich dadurch große Hebelwirkungenauf den Steckverbinder ergeben. Bei TQ wird bei der Anbindungder Massenspeicher ganz auf Kabelverbindungen verzichtet.Das 2,5“-Laufwerk wird direkt am Mainboard montiert. Es erfolgteine direkte Verschraubung zwischen dem Laufwerk unddem Mainboard sowie eine kabellose Kontaktierung. Damit könnensich keine Kabelverbindungen lösen und keine mechanischenBild 2: Das Hardware-KitTQ-COMKit basiert aufder Embedded PC-PlattformCOMSys.www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 69

Embedded-SystemeKräfte auf die Steckverbindung einwirken. Für Flash-Karten wieCompact Flash sind ebenfalls Steckplätze direkt auf dem Mainboardvorgesehen. Es besteht in diesem Fall sogar die Möglichkeit,diese Flash-Karten mechanisch zu fixieren, so dass auch ein eventuellversehentliches Herausrutschen der Karte aus dem Steckplatzsicher unterbunden wird. Dadurch erreicht man ein System, dasrundum robust ist.Bei Embedded-PC-Herstellern werden die Designs auf Basis derlangjährigen Erfahrung im Industriebereich von vorne herein aufZuverlässigkeit und Langlebigkeit ausgelegt. Leicht zu erkennen istdies am Beispiel der eingesetzten Kondensatoren. Während Standard-PC-Systemein der Regel eine ganze Menge an Elektrolytkondensatoreneinsetzen, die bekanntermaßen oft die Ursache fürAusfälle nach zwei bis drei Jahren Laufzeit sind, wird bei zuverlässigenSystemen sehr genau auf die Auswahl von Kondensatorengeachtet. Bei den Komponenten der Embedded-PC-PlattformCOMSys werden ausschließlich Keramik- und Tantal-Kondensatorenverbaut, die für eine hohe Zuverlässigkeit und Langzeitstabilitätprädestiniert sind. Das Design-Know-how sowie die Ausführungdes Leiterplattendesigns machen zudem hohe Kapazitätswerteüberflüssig, so dass die Bauteile nicht an ihre maximalen Leistungsgrenzengetrieben werden müssen. Das ist eine wichtigeVoraussetzung für zuverlässige und langlebige Systeme.Hohe Zuverlässigkeit und LangzeitstabilitätNatürlich gilt es auch, die Zuverlässigkeit von Systemen zu verifizieren.Dafür gibt es viele Methoden, die jedoch meist nur bei echtenEmbedded-Designs umfangreich Anwendung finden. Embedded-Herstellerinvestieren in diesem Bereich viel Budget undKnow-how, um ihre Systeme zu verifizieren und gegebenenfallsOptimierungen durchzuführen. So werden beispielsweise bei TQEmbedded-PC-Komponenten, die offiziell nur für einen Temperaturbereichvon 0 bis 50°C beziehungsweise 0 bis 60°C spezifiziertsind, während der Produktqualifizierung teilweise bis zu denGrenzen -50°C und +95°C auf korrekte Funktion und stabilesLaufverhalten hin untersucht. Die so erfolgreich durchgeführtenTests beweisen, dass die Systeme auch bei widrigen Umgebungsbedingungenzuverlässig laufen. Um die Langlebigkeit der Komponentenzu verifizieren, sind darüber hinaus Testverfahren wieHASS/HALT im Einsatz. Dort werden die Systeme einer hohenInfokastenWas macht Embedded-PCs zuverlässiger undlanglebiger?Standard-PC-Systeme sind im Ursprung durch Anwendungen imHome- und Offi ce-Bereich getrieben. Dort sind äußere Einfl üsse wiedie Umgebungstemperatur unkritisch. Zudem sind die Systeme nichtfür den Einsatz über viele Jahre ausgelegt, geschweige denn für denDauerbetrieb (24/7). Die Hersteller, die mit ihren Standard-PC-Systemenauch in Embedded-Anwendungen vordringen möchten, versuchenzwar, hier etwas Abhilfe zu schaffen, jedoch zeigt sich in vielenFällen, dass es sich oft nur um „kleine Pfl aster auf den schmerzhaftestenWunden“ handelt und das Grunddesign eben weiterhin durchden „Consumer“-Einsatz geprägt ist.Schockbelastung sowie sehr schnellen Temperaturwechseln unterzogen, was eine Extrembelastung für die Komponenten darstelltund womit eine Alterung innerhalb kürzester Zeit künstlich nachgebildetwerden kann. All diese Anstrengungen gewährleisten,dass die Systeme zuverlässig über viele Jahre im Einsatz sind unddamit ein ungestörter Betrieb sichergestellt ist. Das stellt nicht nureine Minimierung der Serviceaufwände sicher, sondern gibt demEndkunden auch Sicherheit und Vertrauen.Zuverlässig über viele Jahre im EinsatzDie aufgeführten Beispiele zeigen, dass es sehr wohl Unterschiedegibt im Bereich der Robustheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeitvon PC-Systemen. Seriöse Embedded-Lösungen haben hier denklaren Vorsprung. Entscheidend ist die Frage, welche Anforderungendas System zu erfüllen hat.Auch wenn die Applikation nicht unter Extrembedingungen betriebenwird, so stellt der Einsatz außerhalb von Büros und Heimanwendungsbereichendennoch immer wieder die eine oder anderenicht zu unterschätzende Herausforderung an das verwendetePC-System, was den Einsatz von Embedded-PC-Lösungen äußerstempfehlenswert macht. (ah)■Der Autor: Harald Maier ist Produktmanager x86 / Embedded PCbei TQ-Systems in Seefeld.Bilder: TQ-SystemsBild 1: Der flexible BoxPCTQ-COMBox mit langfristigerVerfügbarkeit.70 elektronik industrie 06 / 2012www.elektronik-industrie.de

Embedded-SystemeNeue ProduktePCIe/104-Single-Board-ComputerMit Intel-Quad-Core-ProzessorSingle-Board-ComputerAuf Basis von 1GHz-Cortex A8Bild: ADL Embedded SolutionsADL Embedded Solutions stelltmit dem ADLQM67PC-2715QEseinen ersten PCIe/104-Single-Board-Computer mit Quad-Core-CPU vor. Das Board basiert aufeinem 2,1 GHz schnellen Intel-Core-i7-2715QE-Prozessor derzweiten Generation sowie aufIntels QM67-Platform-Controler-Hub (PCH). Die Prozessoren integrierenIntels HD-Graphics-3000-Engine mit AVX sowieSpeicher-Controller-Funktionenherkömmlicher GMCHs. DerQM67-PCH bietet PCI-Express-I/O-Bandbreite mit doppelter Geschwindigkeit(5 GT/s) bisherigeri7- oder Core-2-Duo-Plattformen.Das CPU-Board verfügt über max.8 GByte DDR3-1333-DRAM Arbeitsspeicher.Der SBC bietet hoheRechen- und Grafikleistung.infoDIREKT 622ei0612Bild: Data ModulMit der armStoneA8 bietet DataModul einen kleinen und kraftvollenSBC. In Applikationen der Industrie-und Medizintechnik werdenSBCs mit geringem Stromverbrauchbenötigt. Alternativ zuLösungen mit COMs, die ein Basisboardbenötigen, ist mit einemSBCs ein schnelleres Time-to-Market möglich. Es stehenWCE6.0/ WEC7 und Linux zur Verfügung.Bootloader, SDK, BSP undfertige Kernel können verwendetwerden. DirectX, Open GL und GStreamer werden unterstützt. DasBoard bietet Schnittstellen wieUSB Host/ Device, 2 x LAN,RS232, CAN, SPI, I2C, sowie Audio(In/ Out). Es gibt eine LVDS-Schnittstelle, eine DVI-D (HDMI)-Schnittstelle bis 1920 x 180 undein Touchpanel-Schnittstelle.infoDIREKT 599ei0612C/C++-Compiler- und Debugger-ToolsuiteFür die neue Mikrocontroller-Serie STM32-F051Computer-on-Module mit TI-ProzessorFür den Einsatz in Industrie-AnwendungenFür die Mikrocontroller-SerieSTM32-F051 bietet IAR Systemsdie C/C++-Compiler- und Debugger-ToolsuiteIAR EmbeddedWorkbench an. Die STM32-F051-Serie ist Teil der Mikrocontroller-Familie STM32-F0 von STMicroelectronics,die sich mit ihrenverbesserten Funktionen unddem Strom-sparenden ARM-Cortex-M0-Prozessorfür kosteneffizienteAnwendungen eignet. MitHilfe des IAR C/C++-Compilersgeneriert die Toolsuite denTest- und Debug-LösungAuch für Servicearbeiten im Feldkleinstmöglichen Code für ARMCortex-M0-Mikrocontroller. DieMikrocontroller der STM32-F0-Familie sind für Anwendungen inder Haustechnik, Haushaltsgeräte,Motorsteuerungen, Sensoren,Audio- und Video-Receiver, Fernbedienungenoder Spielkonsolenvorgesehen. Damit wird auf Anwendungenabgezielt, die vorhervon 8- und 16-Bit-MCUs abgedecktwurden.infoDIREKT 620ei0612Bild: Ka-RoDas TX48-Modul von Ka-Ro basiertauf dem AM3354-Prozessorvon Texas Instruments. Es positioniertsich zwischen den Low-Cost-Modulen TX25 und TX28und dem Hochleistungs-ModulTX53 für grafikintensive Anwendungenund verfügt über eineTaktgeschwindigkeit von 720MHz. Es ist mit allen anderen Ka-Ro TX-Modulen Pin-kompatibel.Das Computer-on-Modul ist 68mm x 26 mm groß undeignet sich durch seinenerweiterten Temperaturbereichvon -40 bis +85°C für den Einsatz in Industrie-Anwendungen.Für reichlich Speicherplatz sorgen256 MB DDR3 SDRAM (16bit) und 128MB NAND Flash ROM.10/100 Mbps Ethernet und zweiHigh-Speed USB 2.0 Ports sowie3 x 4 Wire UARTs und zahlreicheAnschlüsse für Peripherie zumBeispiel CAN, LCD, I2C / PWM,SD-Card gehören ebenfalls zurStandardausstattung des Moduls.infoDIREKT 623ei0612Bild: PLSEine bereits erprobte Test- undDebug-Lösung für die neuen MP-C57xx-Automotive MulticoreMUCs der Qorivva-Familie vonFreescale und die SPC57x-Familievon STMicroelectronics bietetPLS Programmierbare Logik &Systeme mit seiner Universal DebugEngine (UDE) Version 3.3. Dasfür Entwicklungs- und Testphasesowie für spätere Servicearbeitenim Feld geeignete Werkzeug erlaubtdie Steuerung und Kontrolleder drei integrierten Power Architecturee200-Cores innerhalbeiner Bedienoberfläche. EinzelneCores oder der gesamte Bausteinkönnen als Debug-Target ausgewähltwerden. Unterstützt wirddies durch einen Multi-Core Program-Loader,der das Laden vonProgramm-Code und Daten sowieSymbolinformationen getrennt fürjeden Core ermöglicht. Die Steuerungder Cores erfolgt über einenMulti-Core-Run-Control-Manager.infoDIREKT 624ei0612Android NDK unterstützt Mips-ArchitekturPortierung selbst geschriebener Android AppsDie neueste Version des AndroidNative Development Kit (NDK) beinhaltetvolle Unterstützung fürdie Architektur von Mips. Mit derVersion 8, die jetzt über Googleerhältlich ist, lassen sich selbstgeschriebene Android-Anwendungeneinfach auf Mips-Based-Geräte portieren. Die meisten Android-Entwicklungensind komplettportierbar und für Mips-Based-Android-Geräte verfügbar.Dennoch gibt es einen kleinenProzentsatz an Applikationen, deraus Leistungsgründen auf selbstgeschriebenem Code basiert. Anwendungsentwickler,die sich füreigenen Code entscheiden, könnendiesen zur Ausführung aufMips-Based-Android-Gerätenjetzt einfach durch den Einsatzdieser Android NDK generieren.Die Version 8 beinhaltet die dafürerforderlichen Tools, Systemheader,Libraries und Debugging-Support für Mips.infoDIREKT 621ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 71

Quarze/OszillatorenLeistungsfähige TCXOsFortschrittliche TemperaturkompensationstechnikenNach einem kurzen Exkurs in die Entwicklung der TCXO-Temperaturkompensationstechniken seit den 1960erJahren, erläutert dieser Beitrag den gegenwärtigen Stand der Technik. Durch Hochintegration digitaler undanaloger Kompensationsschaltungen sind heute bei Präzisions-TCXOs Stabilitäten im Sub-ppm-Bereich möglich.Autor: Gerd Reinhold, Steve FryBild: Bernd S. - Fotolia.com72 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Quarze/OszillatorenÜber 50 Jahre lang wurden zum überwiegenden Teil Thermistor-/Widerstandsnetzefür die Temperaturkompensationvon Quarzoszillatoren eingesetzt. Dabei beseitigt einedurch ein Netzwerk aus einem oder mehreren Thermistorengenerierte Korrekturspannung die Frequenz/Temperatur-Abhängigkeitbei einem spannungsgeregelten Quarzoszillator.Mit dem Aufkommen von Kapazitätsdioden und aufgrund der beiNTC-Thermistoren erzielten Verbesserungen, wurde bei Quarzeneine wesentlich genauere Kompensation möglich, die Stabilitätenvon 0,5 ppm ermöglichte.Digitale TemperaturkompensationDie bis Ende der 1970er Jahre erzielten Technologiefortschritte beiintegrierten Schaltungen machten es schließlich möglich, Kompensationssystemezu entwickeln, die Analog-Digital-Wandlungund Halbleiterspeicher einsetzten. Firmen wie Rockwell Collinsund Greenray Industries stellten damit TCXOs her, deren Stabilitätbesser als 0,1 ppm war. Im Laufe der Jahre sind weitere digitaleImplementierungen entwickelt worden, viele mit Rechenfunktionzur Vereinfachung der Kalibrierung und des Systembetriebs. Einigevon ihnen verwendeten komplexe Temperaturmesssysteme, wieein zweimodulares Verfahren zur automatischen Temperaturerfassungdes Quarzes. Obwohl mit einigen dieser Entwürfe Temperaturstabilitätenvon 0,05 ppm oder besser erreicht wurden, handeltees sich doch um relativ große und komplexe Baugruppen, bei denenes außerdem Rauschprobleme gab.Analoge IntegrationDie neuesten Entwicklungen für TCXO-Anwendungen sind aufgrundder weiter fortgeschrittenen Integration komplexe LSICs(Last Scale Integrated Circuits) mit einer Kombination aus Präzisions-Analogfunktionen,nicht-flüchtigem Speicher, Kapazitätsdiodenund HF-Oszillatorschaltungen. Das Bild 2 zeigt das Blockschaltbildeines kompletten Präzisions-TCXO, der heute in einemGehäuse von nur 3,2 mm x 5 mm untergebracht ist.PolynomfunktionsgeneratorDas Herzstück des in Bild 2 gezeigten Blockschaltbildes ist der Generatorzur Erzeugung von Polynomfunktionen (polynomial functiongenerator). Das Ziel ist dabei, eine temperaturveränderlicheSpannung zu erzeugen, die genau der VCXO-Spannung entspricht,und die erforderlich ist, um die Oszillatorfrequenz über den gesamtenTemperaturbereich exakt auf dem Sollwert zu halten. Ausgehendvon einem linearen Temperatursensor und unter Verwendungeiner Reihe von Analogmultiplikationen werden die Koeffizienteneines Polynoms höherer Ordnung simuliert. Diese Funktionlässt sich wie folgt darstellen:Δf/f(T)= a 0+a 1(T-T i)+a 2(T-T i) 2 +a 3(T-T i) 3 +a 4(T-T i) 4 +a 5(T-T i) 5Dabei sind a0 bis a5 die Koeffizienten des zu erstellenden Polynoms,T ist die aktuelle Temperatur und T iist die "Umkehrtemperatur"des Quarzes (das heißt die Temperatur, um die die Quarzkurvein Bezug auf den unteren und oberen Umkehrpunkt zentriertist, üblicherweise liegt sie bei etwa +26 °C).Der Anpassungsbereich der Variablen wird so kalibriert, dassdie verschiedenen Schnittwinkel des AT-Schnitt-Quarzes über dengesamten Temperaturbereich erfasst sind. Alle Temperaturen werdenauf die Umkehrtemperatur des Quarzes bezogen. Die Werteder Koeffizienten werden als digitale Zahlenwerte in nicht-flüchtigenRegistern auf dem Chip gespeichert. Ein idealer AT-Quarzsollte zwar einer Kurve dritter Ordnung folgen, aufgrund derNichtlinearitäten im Schaltkreis und im Quarz ist es jedoch notwendig,auch Terme höherer Ordnung einzuschließen, um die benötigtenKompensationsspannungen zu generieren. Die Umkehrtemperaturdes Quarzes spielt eine wichtige Rolle bei der Kurvenanpassung.Sie ist eine der Variablen, die programmierbar seinmüssen, um eine größere Palette von Quarzen verwenden zu können.Manche rechteckigen Miniatur-Schnitt-Quarze können Umkehrtemperaturenvon bis zu 40 °C aufweisen, was eine genaueKompensationskurvenanpassung schwierig macht.Integrierte OszillatorfunktionenDa die TCXO-Basisarchitektur auf einem einzigen IC untergebrachtist, werden bei einer fortschreitenden Verkleinerung derPräzisionsoszillatoren in Zukunft kleinere Resonatoren benötigt.Auf den neuesten Chips sind außer dem Funktionsgenerator auchalle anderen Oszillatorfunktionen enthalten. Sämtliche Schaltkreiseauf dem Chip werden über einen Präzisions-LDO-Spannungsreglerversorgt. Um die benötigte Frequenzstabilität zu erreichen,sind stabile Spannungen erforderlich, daher ist eine präzise Referenzspannungsquellevon entscheidender Bedeutung. Die niedrigsteBetriebsspannung geht herunter bis +2,7 V. Die Treiberschaltungdes Quarzoszillators befindet sich auch auf dem Chip.Dabei ist der Treiberstrom programmierbar, um unterschiedlicheQuarzimpedanzen und -frequenzen bedienen zu können.Die Ausgangsstufe arbeitet als Pufferstufe gegen Lasten aufQuarz und Oszillator und liefert die benötigten Ausgangsspannungen.Die meisten ASICs liefern entweder ein CMOS-Rechteckoder einen Clipped-Sine-Wave mit niedrigem Pegel (1 V SS). ElektronischeFrequenzregelung zur Implementierung einer VCXO-Funktion ist möglich. Zur Speicherung von Seriennummern undsonstiger Charakterisierungsdaten zur besseren Automatisierungist es sinnvoll, einige Bytes dafür an Speicher zur Verfügung zuhaben.Kalibrierungs- und KompensationsverfahrenAufgrund der inhärenten Eigenschaften der Quarz-Oszillator-Kombination ist eine Messung und Kalibrierung jedes einzelnenOszillators notwendig, wenn Werte unter 1 ppm angestrebt werden.Obwohl die meisten TCXOs in einer gegebenen Charge sehrähnlich sind, werden bei einer Kurvenanpassung auf weniger als1 ppm keine zwei Teile genau gleich sein. Daher ist es wichtig, jedenOszillator über den gesamten einschlägigen Temperaturbereichaktiv zu charakterisieren, um dann die anfänglichen Koeffizienten-Parameterin das Bauteil zu laden.Dazu wird in einem Durchlauf jeder einzelne Oszillator in demeinschlägigen Temperaturbereich betrieben; dabei wird die VC-XO-Regelspannung ermittelt, die notwendig ist, um den Ausgangauf Nennfrequenz zu halten. Die so ermittelten Daten werden inAuf einen BlickIntegrierte OszillatorfunktionenDa die TCXO-Basisarchitektur auf einem einzigen integrierten Schaltkreisuntergebracht ist, was sie für zahlreiche Anwendungen geeignetmacht, werden bei einer fortschreitenden Verkleinerung der Präzisionsoszillatorenin Zukunft kleinere Resonatoren benötigt. Auch wenndie Quarzresonatoren für die Massenfertigung in kleinen Abmessungenhergestellt werden können, kann aufgrund der physikalischenBegrenzungen eine bestimmte Größe nicht unterschritten werden.infoDIREKT www.all-electronics.de507ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 73

Quarze/OszillatorenBilder: WDIBild 1: Frequenz/Temperaturcharakteristik bei der Grundfrequenz fürverschiedene Schnittwinkel (AT-Schnitt).Bild 2: TCXO-ASIC mit Polynom-Funktionsgenerator, Oszillator-Verstärkungsstufe,Oszillator-Ausgangsstufen, Spannungsreferenz und NV-Speicher.einen Kurvenanpassungs-Algorithmus eingegeben, der die Polynomialkoeffizientenberechnet, mit denen die beste Anpassungerzielt wird. Dann werden die Koeffizientenwerte in den ASIC geladenund ein weiterer Temperaturtest durchgeführt, um festzustellen,ob die Frequenzdrift innerhalb der Spezifikation liegt. Jenach Spezifikation können sich einige Exemplare bereits beim erstenDurchlauf als konform erweisen, bei den meisten Teilen dürftejedoch eine Korrektur und ein weiterer Prüflauf erforderlich sein.Bei programmierbaren ASICs werden alle diese Funktionen ohneEingriff des Bedieners von automatischen Prüfsystemen ausgeführt.Frequenz-/Temperatur-AbhängigkeitDas erreichbare Frequenz-/Temperatur-Verhalten hängt davon ab,wie genau die durch den Polynomgenerator erzeugte Kompensationsspannungskurvean die erforderliche VCXO-Spannung angepasstist. Dies wird durch viele Variablen beeinflusst, darunterdurch die Abstimmlinearität des VCXO, die Qualität des Quarzes(das heißt wie eng er der idealen AT-Kurve folgt), der Temperaturkoeffizientder anderen Oszillatorkomponenten, die „Umkehrtemperatur"des Quarzes sowie die Stabilität der Spannungsreferenz.Das Bild 3 zeigt die erzielbare Frequenz-/Temperatur-Abhängigkeit.MikrosprüngeEine weitere über den Temperaturbereich möglicherweise auftretendeUnstimmigkeit ist ein sprunghafter oder stufiger Frequenzversatz.Solche Mikrosprünge sind nur gering und werden bei dennormalen TCXO-Prüfungen oft nicht bemerkt. Um jedoch diegrößtmögliche Zuverlässigkeit zu gewährleisten, sollte deshalb dieFrequenz jedes einzelnen Oszillators beim Hoch-/Herunterfahrender Temperatur von einem Extrem zum anderen und zurück kontinuierlichüberwacht werden. Durch eine solche Prüfung ist gewährleistet,dass alle vorhandenen Störungen oder Mikrosprüngeerkannt werden. Die Ergebnisse der Prüfung eines 20-MHz-TC-XOs, der während einer 8 °C/min-Temperaturrampe gemessenwurde, zeigt Bild 4. Während der gesamten Zeit wird dabei dieAusgangsfrequenz kontinuierlich, ohne Totzeit zwischen den Ablesungen,50-mal/s aufgezeichnet. Die blaue Linie stellt die Differenzzwischen den aufeinander folgenden Ablesungen dar, wodurchalle Momentansprünge hervorgehoben werden. Dieserrechteckige AT-Schnitt-Quarz zeigt während der Prüfung keinerleiStörungen, lediglich ein paar kleinere Mikrosprünge, was auf einenTCXO mit hervorragender Leistungsfähigkeit hinweist.AlterungEin weiterer problematischer Parameter für die meisten TCXO-Anwender ist die langfristige, durch Alterung verursachte Frequenzdrift.Zwar können auch die übrigen Bauteile des Oszillatorszur Alterung beitragen, bei einem gut konzipierten Oszillator liegtdie Alterung jedoch vorrangig am Quarz. Veränderungen in derResonanzfrequenz des Quarzes treten aufgrund von Materialtransportzum oder vom Quarz auf. Eine Lockerung in der Quarzhalterungkann ebenfalls eine Rolle spielen. Durch die Fortschritte inder Konzeption und Verarbeitung von Quarzen konnte die Alterungsfähigkeit,auch für Miniaturgehäuse, auf unter 1 ppm proJahr reduziert werden. Langfristige Prognosen für die zu erwartendenzehn- oder zwanzigjährige Lebensdauer eines Oszillators könnenunter 5 ppm liegen, da die Alterungsrate mit der Zeit zurückgeht.Die Alterungseffekte lassen sich vorhersagen durch Extrapolierungder Kurven nach dem logarithmischen MIL-SPEC-Modell:Δf/f (t) = a 0+ a 1ln (1+a 2t)Dabei ist t die Zeit in Tagen, a 0, a 1und a 2sind für die Kurvenanpassungan die Beispieldaten angepasste numerische Koeffizienten.BeschleunigungsempfindlichkeitBei Oszillatoren, die während des Betriebs Vibrations- und Stoßeinwirkungenausgesetzt sind, kann die Beschleunigungs-Empfindlichkeit(g-Sensitivität, g = 9,8 m/s 2 ) des Quarzes ein wichtigerParameter sein. Vibrationspegel modulieren das Ausgangssignaldurch Rausch-Seitenbänder. Stoßimpulse erzeugen kurze Störungender Frequenz, die bei Phasenregelschleifen oder ähnlichenSchaltungen problematisch sein können. Rechteckige AT-Schnitt-Quarze lassen sich so konzipieren, dass sie eine geringe Empfindlichkeitgegen diese Kräfte aufweisen. Für kritische Anwendungensind Pegel von unter 5 x 10 -10 (beziehungsweise 5 x 10 -4 ppm) pro gauf der schlechtesten Achse routinemäßig vorgesehen. Aufgrunddes Designs des rechteckigen Resonators und seiner Halterung istvorhersagbar, welches die schlechteste Achse in Bezug auf die Beschleunigungist. Der Vektor weist immer in die Vertikale oder z-Achse, die fast direkt lotrecht zu dem Quarzplättchen ist. In der x-und y-Achse ist die Empfindlichkeit extrem gering. Solche Quarzesind auch sehr widerstandsfähig gegen Pyroschock-Einwirkungen.Einige wurden auf Einwirkungen bis 100.000 g geprüft.74 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

Quarze/OszillatorenZukünftige EntwicklungenDa die TCXO-Basisarchitektur auf einem einzigen integriertenSchaltkreis untergebracht ist, was sie für zahlreiche Anwendungengeeignet macht, werden bei einer fortschreitenden Verkleinerungder Präzisionsoszillatoren in Zukunft kleinere Resonatoren benötigt.Auch wenn die Quarzresonatoren für die Massenfertigung inkleinen Abmessungen hergestellt werden können, kann aufgrundder physikalischen Begrenzungen eine bestimmte Größe nicht unterschrittenwerden. SMD-Gehäuse mit Abmessungen von 3,2 mmx 5 mm oder noch kleiner sind mit vernünftigen Dynamikparameternund Stabilitäten verfügbar. Wenn dieses Größenniveau jedochnoch erheblich unterschritten werden soll, so sind weitere Fortschrittein der Resonator-Technologie die Voraussetzung. Eine Lösungsind mikromechanisch hergestellte Siliziumresonatoren, diebereits auf demselben Chip wie die Oszillatorschaltung untergebrachtwerden. Obwohl solche Oszillatoren noch nicht die Stabilitätvon Präzisions-TCXOs aufweisen, geht die weitere Entwicklunggenau in diese Richtung. In den einfacheren Massenanwendungenkönnen Oszillatoren dieser Art schon bald die Quarzoszillatorenverdrängen. Überall dort, wo es jedoch um eine hochpräzise Frequenzregelunggeht, werden Quarze auch weiterhin benötigt werden.(jj)nBild 3:Frequenz/Temperatur-Abhängigkeiteines20-MHz-TCXOs,gemessen inIntervallen von2 °C.Die Autoren: Gerd Reinhold (Bild) ist im technischen ProduktmarketingFCP bei WDI tätig; Steve Fry ist Entwicklungsleiter beiGreenray Industries, Inc. in Mechanicsburg/PA, USA.Bild 4: Ergebnisse der Prüfung eines 20-MHz-TCXOs, der während einer 8 °C/min-Temperaturrampe gemessen wurde.Miniatur-SMD-OszillatorenFür Datakom- und Telekom-Anwendungen-162 dBc/Hz Phasenrauschen bei 1 kHz TrägerabstandRauscharmer QuarzoszillatorBild: QuartzcomQuartzcom bietet mit dem TX7-302 und dem VT7-302 zwei Oszillatortypenin einer 2.5 x 3.2 mm 2kleinen Miniatur-SMD-Bauforman. Als hochstabile, Low-Jitter-Lösungen sind diese Bauteile vorallem für anspruchsvolle Telekom-und Datakom-Anwendungeninteressant. Typische Einsatzfeldersind alle Arten von Funkanwendungenund Mobilkommunikationen,proprietäre Netze,WLAN, Bluetooth, Femtocell, Picocell,WiMAX und GPS. Die Oszillatorengibt es für die Versorgungs-spannungen 2.5, 2.8,3.0, 3.3 und 5 V und siekönnen entweder mitCMOS-Ausgang odermit clipped-sine-wave-Ausgang geliefert werden.Die Frequenzstabilitätbeträgt ±0.5 ppmüber einen Arbeitstemperaturbereichvon -20bis +70 °C beziehungsweise±2.0 ppm übereinen Arbeitstemperaturbereichvon -40 bis +85 °C.Auf Anfrage können diese Frequenzstabilitätennoch erheblichenger gefasst werden. Der Oszillatorhat einen Ziehbereich von±5 bis ±10 ppm, wobei die Steuerspannung1,50 V ±1,0 V beträgt.Bei einem Frequenzabstandvom Carrier von 10 kHz ist dasPhasenrauschen besser als -145dBc/Hz. Diese Oszillatoren decken10.0 bis 40.0 MHz ab.infoDIREKT637ei0612Bild: Telemeter ElectronicNeu im Programm von TelemeterElectronic sind ITAR-freie Quarzoszillatoren.Das vorgestellteModell trägt die Bezeichnung TO-100-10-1 und liefert ein Sinussignalmit einer Ausgangsleistungvon mindestens +10 dBm an 50Ω. Die Arbeitsfrequenz beträgt100 MHz (andere Frequenzensind auf Anfrage möglich) und istelektrisch über ±5 ppm abstimmbar.Besondere Eigenschaftist ein extrem niedriges Phasenrauschennahe am Träger. Diegarantierte Jitter-Spezifikationdes Oszillators beträgt10 f s. Bemerkenswertist darüber hinaus einegroße Unempfindlichkeitgegenüber Beschleunigungskräften,Schock und Vibration.Der Oszillator ist in einemeinlötbaren 5-Pin-OCXO-Gehäuse mitden Abmessungen 36mm x 27 mm x 17 mmuntergebracht. Zusätzlich ist eineentsprechende SMD-Version derzeitin Arbeit. Der Quarzoszillatoreignet sich unter anderem zumMess- und Prüfmittelbau, für Referenzenfür Synthesizer und Frequenzvervielfacher.Optionalkann der Oszillator mit einemeingebauten GPS-Empfängerausgerüstet werden. Durch diesesoptionale Feature verbessertsich die Langzeit-Stabilität desOszillators.infoDIREKT638ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 75

Quarze/OszillatorenNeue ProdukteSMD PECL-OszillatorenGeringes PhasenrauschenPräzisionsoszillatorHohe FrequenzstabilitätBild: Euroquarz/WDIEuroquartz (Vertrieb: WDI) hatzwei neue Serien von SMD PECL-Oszillatoren vorgestellt, die hoheLeistungsfähigkeit bei günstigemPreis bieten. Die Serien HPK5361und HPK5761 haben ein sehr geringesPhasenrauschen von -138dBc/Hz bei 10 kHz und einen typischenintegrierten Phasen-Jittervon 200 fs. Zu den üblichen Anwendungsbereichengehören Sonet,Ethernet, Breitbandzugang,Mikroprozessoren/DSP/FPGA, Industriereglersystemesowie Prüf-Wir garantierenschnellen Service und einegroße Auswahl namhafterHersteller!OszillatorenVon unserem Vertragspartnerwww.foxonline.com XO’s & VCXO's Jede Frequenz von 0.75 MHz - 1.35 GHz Bauform 7x5, 5x3.2 und 3.2x2.5 mm Versorgungsspannung 2.5V, 3.3V Low Jitter / Low Cost Kurze Lieferzeiten:in Tagen und nicht WochenFon 04103-18 00-0 · sales@wdi.agwww.wdi.agund Messgeräteapplikationen.Die Oszillatoren erzeugenFrequenzen von40 MHz bis 200 MHz, habeneine differenzielle PE-CL-Ausgangslogik undkönnen mit einer 2,5 V-beziehungsweise 3,3 V-Stromversorgung betriebenwerden. Die in kommerziellen(-10 °C bis +70 °C)und industriellen (-40 °C bis +85°C) Temperaturbereichen betreibbarenOszillatoren sind mit Frequenzstabilitätenvon ±25, ±50beziehungsweise ±100 ppm erhältlich.Weitere Spezifikationensind eine Anschwingzeit von 3 ms(typisch), 10 ms maximal, eineAlterung von maximal ±3 ppmpro Jahr und ein Tastverhältnis(Symmetrie) von 50 % ±5 %.infoDIREKT633ei0612Miniatur-SMD-UhrenquartzIm robusten GehäuseTechnisch basiert der JTX310 vonJauch auf einem Stimmgabelquarz,der mittels fotolithografischerProzesse hergestellt wird.Der spezielle Herstellungsprozesswird eingesetzt, um die elektrischenEigenschaften zu verbessernund die Blank-Größe zu reduzieren.Er wurde entwickelt, umgeringe Gehäuse-Abmessungensowie Schaltungen mit niedrigerLeistungsaufnahme zu ermöglichen.Der Quarz eignet sich fürIndustrie-, TelekommunikationsoderConsumer-Elektronik-Anwendungen.Er ist gut geeignetfür batteriebetriebene Applikationenoder ultra-low-power Microcontroller-Applikationen.infoDIREKT635ei0612Bild: JauchEndrich Bauelemente bietet mitdem VC-TCXO der Baureihe SXO-9000B von SMI, einen Präzisionsoszillatorin der Bauform 5 x3,2 mm². Er wurde insbesonderefür den Einsatz in Telekommunikations-Basis-Stationenoder Applikationenunter Stratum 3-Anforderungenentwickelt. Mit einerStabilität von ±0,1 ppm über demTemperaturbereich von 0 °C bis70 °C ist die Baureihe um das 10-bis 20-fache genauer als herkömmlicheVC-TCXOs und erreichtannähernd die Werte einesHochfrequenz-OszillatorenMit stabiler, hochfrequenter GrundschwingungSeiko Epson kündigte die kommerzielleEntwicklung einer neuenProduktreihe von kompaktenQuarzoszillatoren an. Die Oszillatorender SG-210S H-Serie habenAbmessungen von 2,5 x 2,0 mm²und oszillieren auf einer stabilen,hohen Grundschwingung von 80bis 170 MHz. Die Massenproduktionder Serie ist für April 2012angesetzt. Um dem Bedarf nachkleineren, stabileren Hochfrequenz-Quarzoszillatorengerechtzu werden, hat Epson seineQMEMS-Technologie vorangetrieben,bei der Quarzmaterialien mitmikro-elektromechanischer Sys-SMD-OszillatorHohe EMV-VerträglichkeitDer Oszillator KXO.56 von GeyerElectronic eignet sich für Anwendungen,bei welchen es daraufankommt, elektromagnetischenInterferenzen entgegen zu wirken,um die elektromagnetischeVerträglichkeit zu erhöhen. DieBaugröße beträgt 5,0 x 3,2 mm²und eine Bauhöhe 1,2 mm. DerFrequenzbereich reicht von 1,0bis 134,0 MHz. Die Versorgungsspannungbeträgt +3,3 V. DerSpread-Prozentsatz kann alsCenter Spread zwischen ±0,5und ± 2 % gewählt werden. AlsDown Spread stehen von -0,5 bisBild: EndrichBild: Geyer Electronicofenstabilisierten Oszillators. DerQuarz als interner Taktgeber ermöglichteine Alterung von nur±0,5 ppm/Jahr.infoDIREKT631ei0612temtechnologie kombiniert werden,um die SG-210S H-Reihe zuvermarkten. Die Oszillatoren sindmit eingebauten Quarzen ausgestattet,die auf einer sehr stabilenGrundfrequenzschwingen, und inGehäusegrößenvon 2,5 x 2,0 mm²ausgeliefert werden.Zwischenzeitlich konnteauch der Energieverbrauchum rund 70 Prozent im Vergleichzu anderen Epson-Produkten reduziertwerden.infoDIREKTzu 4,0 % zur Verfügung. DieserOszillator kommt auf eine EMI-Reduzierung von bis zu 20 dB. Erist im Temperaturbereich von -40bis +85 °C einsetzbar.infoDIREKT632ei0612634ei0612www.elektronik-industrie.deBild: Seiko Epson

Neue ProdukteBild: MSC122,400-MHz-KristallfilterKlein und gut selektierbarEine Einfügedämpfung von maximal 3 dB, eineNebenempfangsdämpfung von minimal 70 dBund eine auf bis zu 200 kHz erweiterte Bandbreitezeichnen den bei MSC verfügbaren monolithischen122,400-MHz-KristallfilterFTR80361 von Presicion Devices aus. DieBandbreite des mit einer Ein-/Ausgangsimpe-danz von 50 Ohm ausgelieferten Bausteins istmit minimal ±35 kHz bei 3 dB mit einer Welligkeitdes Durchlassbereichs von maximal 0,1dB spezifiziert. Die Sperrbandbreite beträgtmaximal ± 768 kHz bei 70 dB beziehungsweise±350 kHz bei 60 dB. Um Leiterplattenflächein kompakten Applikationen einzusparen, wurdedas neue Kristallfilter in einem nur 25,1 x10 x 15 mm² großen Gehäuse untergebracht.Eine SMD-Version wird voraussichtlich imHerbst 2012 verfügbar sein. Durch den weitenBetriebstemperaturbereich von -45 °C bis +85°C ist der Filter auch für den Einsatz in rauenIndustrieumgebungen geeignet.infoDIREKT636ei0612ARM Cortex-M3 und Cortex-M4Freie Tools für kleine ProjekteIm Februar 2012 hatte Cosmic Software Werkzeugefür ARM Cortex-M3- und M4-Mikrocontrollerangekündigt. Jetzt gibt es zusätzlichzum ANSI-C-Compiler auch die Debugger fürSimulation und Hardwareverwendung. Fürkleine Projekte steht eine auf 64 KByte beschränktekostenfreie Version zum Downloadbereit. Für Projekte, die mehr Code benötigen,ohne in die Vollversionen zu investieren, gibtes eine Customline-Lizenzierung: Sie lässtsich schrittweise, bei 256 KByte beginnend,bis zur Vollversion erweitern. Das Paket unterstütztden Thumb2-Befehlssatz vollständigund eignet sich daher für jeden Cortex-M3-und M4-Controller. Eine Erweiterung auf Cortex-M0ist für Ende dieses Jahres geplant,ebenso die Anpassung des UNIT-Testers.Kabel-IdentifikationDirektbeschriftungDie manuellen, beziehungsweise pneumatischenHeißprägegeräte von Pikas sind im Maschinenbau,in der Kabelkonfektionierung sowiein der Schaltschranktechnik einsetzbar.Durch die Direktbeschriftung ist diese Anwendungsehr umweltfreundlich. Unkosten für dieLagerung von Aufschiebebuchstaben, Klebeetiketten,Kabelröhrchen und so weiter fallennicht an. Das Prägegerät ist mit einem besondersleicht zu bedienendem Schriftsystemausgestattet und die Beschriftung erfolgt unverlierbarund gut lesbar. Möglich ist die Kennzeichnungfür Steckverbinder, Kabel, Schläuche,Schrumpfschläuche, Kabelbinder sowiediverse Bauteile aus PVC, Nylon oder Teflon. Eskönnen Kabel von 2 mm bis 2 cm in verschiedenenFarben beschriftet werden.infoDIREKT 540ei0612infoDIREKT 641ei0612Routen von RF-Signalen bis zu 6,6 GHzPXI-Schaltmodule mit Solid-State-ArchitekturBild: National InstrumentsMit den Solid-State-HF-Multiplexern PXI-2543und PXIe-2543 von National Instruments stehtAnwendern eine langlebige, leistungsstarke Lösungzur Verfügung, um das Routen von HF-Si-gnalen bis zu 6,6 GHz zu optimieren. Die Solid-State-Architektur ermöglicht höhere Schaltgeschwindigkeitenund häufiger wiederholbareMessungen als traditionelle elektromechanischeSchaltlösungen. Mit diesen Modulen könnenIngenieure aus dem Bereich automatisierteTests eine Vielzahl von PXI-Messgeräten, zumBeispiel HF-Generatoren und -Analysatoren, integrierenund synchronisieren, um Präzisionsowie Durchsatz zu erhöhen und so das Besteaus ihren Systemen herauszuholen.infoDIREKT 541ei0612CWIEME Berlin 201226 - 28 Juni 2012Messe Berlin – DeutschlandJETZT anmelden für IhreKOSTENLOSE Eintrittskarteemail: tickets@coilwinding.e7even.comTel: ++44 1258 446280 Fax: ++44 1258 446355www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06/2012 77

Literatur28-seitiger Kurzkatalog 2012 von BresserIPCs, Embedded Computing und ConnectivityIm Angebotsprogramm von ActronIndustrie-LCDs von Mitsubishi ElectricBild: BressnerIm jetzt erschienenen Kurzkatalog2012 stellt Bressner wieder eineAuswahl interessanter Industrie-PC-, Embedded Computing- undConnectivity-Lösungen vor. Die28-seitige Broschüre beinhaltetsowohl neue Systeme und Komponentenals auch besonders ge-fragte Produkte und ist im PDF-Format oder in gedruckter Formerhältlich. Neben einer umfangreichenPalette an Box-PCs, unteranderem mit i7 CPU, USB 3.0 sowiemit erweitertem Betriebstemperaturbereich,werden insbesondereauch Panel-PCs in vielenAusstattungsvarianten sowie Displaysund robuste Tablet-Computerbeschrieben. 19"-Industrie-PC-Technik, PCIe-via-Kabel undIndustrial Grade Speicherproduktewerden ebenfalls präsentiert.infoDIREKT 535ei0612Bild: ActronIn einem umfangreichen Kataloghat Actron die Angebotspalette anTFT-LCDs von Mitsubishi Electricfür den industriellen Einsatz zusammengefasst.Für das anvisiertebreite Anwendungsspektrumsind die TFT-LCDs wahlweise im4:3-Format (mit 5,7" bis 19,0"Bilddiagonale), im Wide-Format(4,3" bis 17,5") oder im Ultra-Wide-Format(19,2") lieferbar. Hervorzuhebenist der enorm großeBlickwinkel von 170° sowohl vonoben/unten als auch von links/rechts ebenso wie das große Kontrastverhältnisvon bis zu 1000.Die fortschrittliche Imaging-Technologiemit Natural Color Matrixsorgt außerdem für eine realistische,satte Farbwiedergabe unddie Feed-Forward-Ansteuerungfür eine verbesserte Bewegungsdarstellung.infoDIREKT536ei0612Die App zum Hauptkatalog 2012The World of Lapp jetzt auch für TabletsMütron Gesamtkatalog mit über 30.000 ProduktenNetzwerktechnik, Netzteile und OptoelektronikBild: Maxon Motor Bild: U.I. LappDen Hauptkatalog 2012 The Worldof Lapp gibt es jetzt auch als Appzum Download für Tablets. Statt indem 2,4 kg schweren und rund1000 Seiten umfassenden Katalogdie passenden Produkte auszuwählen,genügt nun zum Beispielein 680 g leichtes iPad. DieDer Maxon-Katalog2012/2013des SpezialistenfürhochpräziseAntriebe undSysteme istjetzt verfügbar.Und auch dieses Jahr gibt esjede Menge neue Produkte. DerKatalog umfasst 390 Seiten; vollgepacktmit technischen Datenfür Motor, Getriebe und Sensoren.Zudem gibt es alle Details zur intelligentenSteuerungselektronikLapp Catalogue-App gibt es kostenlosfür iPad und Android Tabletsin deutscher und englischerSprache. Herunterladen kannman sie einfach im App Store vonApple oder im Google Play Store.Danach kann man auch offlinemit dem Tablet durch die ganzeWelt von Lapp mit allen Markenprodukten,technischen Tipps undServiceangeboten blättern. ZumPortfolio gehören unter anderemKabel und hochflexible Leitungen,und Steckverbinder.infoDIREKT 539ei0612Druckfrischpräsentiertsich jetzt derneue, übersichtlichgestalteteGesamtkatalog2012 desKatalogdistributors Mütron. Aufrund 1000 Seiten stellt das traditionsreicheUnternehmen die aktuelleProduktpalette vor. WerStromversorgungen, Steckverbinder,Taster oder andere elektronischeund elektromechanischeBaulelemente sucht, wird in demMaxon-Motor-Programm 2012/13Motoren, Getriebe, Servocontroller, digitale Positioniersteuerungen und integrierte MILE-Encoderfür DC- und EC-Antriebe. Er repräsentiertmit rund 3100 Produktendas gesamte Programmdes Schweizer Herstellers präziserAntriebssysteme. Auf 390 Seitenwerden über 1720 bürstenbehaftetesowie bürstenlose DC-Motoren, 993 Getriebe, 199 Spindelantriebe,65 Sensoren, diverseAntriebselektronik und vielesmehr gezeigt. Viele innovativeNeuheiten erweitern die Maxon-Produktpalette auf breiter Ebene:So gibt es zum widerstandsfähigenStandardmotor EC 22 HD(Heavy Duty) das neue Planeten-Bild: Mütron MüllerMütron-Gesamtkatalog schnellund sicher fündig. Das Programmumfasst alles, was die BranchenMaschinenbau und Industrieelektroniksowie Energie-, MedizinundAutomatisierungstechnik fürihre Fertigung benötigen. In diesemJahr kamen beispielsweiseeine Reihe neuer Produkte im Bereichder Optoelektronik, Schnelldruckklemmenaus dem HauseSchützinger und industrielle Netzwerktechnikvon Hirschmann dazu.infoDIREKT538ei0612getriebe GP 22 HD – dieses „PowerCouple" eignet sich für alleextremen Einsatzbedingungen,egal ob Tausende Meter unter derErde oder im Weltall. Zu den weiterenNeuheiten zählen die FlachmotorenEC 45 flat (Ø 45 mm, 70Watt) und EC 60 flat (Ø 60 mm100 Watt); Flachmotoren mit integriertenMILE-Encodern; die PlanetengetriebeGP 26 A (Ø 26 mm,0,75...4,5 Nm), GP 16 C (Ø 16mm, 0,2...0,6 Nm); das SpindelgetriebeGP 16 S (Ø 16 mm); dieServoverstärker Escon 36/2 undEscon 50/5 und die programmierbaredigitale PositioniersteuerungEpos 3 EtherCAT. Mit der im Katalogbeigelegten DVD können dieLeser durch den maxon-Katalogblättern, Datenblätter speichernoder ausdrucken. Zudem stehenalle Maßbilder im DXF-und STEP-Format für den Import in ein beliebigesCAD-System zur Verfügung.Das auf der DVD mitgeliefertemaxon selection program (msp)hilft, aus der Fülle von Kombinationenrasch die optimale Antriebslösungzu finden.infoDIREKT537ei061278 elektronik industrie 06/2012www.elektronik-industrie.de

GewinnspieleWir verlosen mit freundlicher Unterstützungvon Hitex Development Tools fünf XMC4500 HiLight Evaluation-Kits im Wert von je 99 EUR –das kompakte „All-in-one“-Evaluation-Boardauf der Basis des Infineon XMC4500 Cortex-M4-Mikrocontrollers.Das Kit vereint eineFülle von Funktionen wie Kommunikation(WLAN, LAN, USB), berührungssensitive Slideelektronikindustrie-Leser gewinnen immerGewinnen Sie eines von insgesamt fünf XMC4500 Hi Light Evaluation-Kits imGesamtwert von rund 500 EUR, gespendet von Hitex Development ToolsEinsendeschluss:31. Juli 2012Funktionen zur Steuerung von Signalen, Ansteuerungeiner LED-Matrix, einer RGB und auchA/D-Wandlung. Mit einem optional verfügbarenPrototypen-Board, welches an das XMC-Hi Lightgesteckt wird, sind eigene Hardware-Erweiterungeneinfach zu implementieren. Der Funktionsumfangkann durch zusätzliche Extension-Boards fürHMI und Automation I/O relativ einfach erweitertwerden. Das Board ist Hardware-kompatibel mitdem Hexagon Evaluation-Board-Konzept von Infineon.So sind Signal-Schnittstellen zum HexagonSatellite HMI- und Motor-Control-Board vorhanden.Der Debug-Interface-Adapter ULink-MEist im Package enthalten und kann gemeinsammit dem Keil-MDK für Entwicklung und Debuggingvon Applikationen genutzt werden. DasBoard ist mit den wichtigsten Cortex-Debug-Interfacesausgestattet: ARM Standard 20-pinConnector (2,54/0,10”), dem 20-poligen ConnectorCortex-Steckverbinder für Debug undETM (1,27/0,05”) sowie dem 10-poligen CortexDebug Steckverbinder (1,27/0,05”).Nutzen Sie Ihre Gewinnchance unterwww.hitex.com/ie-verlosungViel Glück wünscht die Redaktion!Die Gewinner des Gewinnspiels werden ineiner der nächsten Ausgaben veröffentlicht.Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.infoDIREKT www.all-electronics.de529ei0612EinschnE ckE n ExtrudE rKundenspezifischeSystemlösungenMess- u. PrüftechnikWir machen komplexe Sachverhalte regelmäßig transparent.Zuverlässig und mit höchster redaktioneller Qualität.Deshalb sind die Fachzeitschriften und Online-Portale vonHüthig in vielen Bereichen von Wirtschaft undIndustrie absolut unverzichtbar für Fach- und Führungskräfte.Hüthig GmbHIm Weiher 10D-69121 HeidelbergTel. +49(0)6221/489-0Fax +49(0)6221/489-279www.huethig.dehue_image_woerter_86x126mm.indd www.elektronik-industrie.de1 20.04.2011 15:58:58M2M-ApplikationenPROFITEST PVPeakleistungs- undKennlinienmessgerät fürPhotovoltaik-AnlagenWireless ModulesVerbindungstechnik Kabelkonfektionwww.mc-technologies.netMC Technologies GmbH, Kabelkamp 2, 30179 HannoverTel. 05 11 - 67 69 99 - 0, info@mc-technologies.netartpool.de

High Tech ToyDer Hybrid unter den FahrrädernFahren Sie schon mit Rückenwind?In 2011 wurden 310.000 E-Bikes verkauft, verglichen zu E-Automobilen eine hohe Stückzahl. Die beliebtenRäder sind der preiswerte Einstieg in die Elektromobilität. Wir haben uns die Elektronik angeschaut.Autor: Siegfried W. BestBild 1: Mit Motorunterstützung sind langeRadtouren ein Genuss. Ein Pedelec istaußerdem der preiswerte Einstieg in dieElektromobilität und kann manche Fahrt mitdem Auto ersetzen.Elektrofahrräder haben das Image des Behindertenfahrzeugsschon lange abgelegt. Es gibt viele Modelle als Pedelec(mit limitierter Tretunterstützung) oder als echtesE-Bike (mit nicht limitierter Tretunterstützung). DenAntrieb übernimmt bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/him einfachsten Fall ein geregelter Gleichstrommotor. UnserBeispiel-Rad hat einen Drehstrommotor, wie er in höherwertigenPedelecs und E-Bikes zum Einsatz kommt. Zusammen miteinem Li-Ionen-Akku für 36 V/10 Ah hat dieses Pedelec je nachTopologie der Fahrstrecke eine Reichweite von 40 bis 80 km.Das Topmodel kommt mit doppeltem Akkupack auf bis zu140 km. Die Antriebe von Pedelecs können als Front-, HeckoderMittelmotor ausgelegt sein. Kleine Motorkonzepte arbeitenals Getriebemotor mit Freilauf. Als Akkus kommen Licooder Lima, neuerdings auch Lifepo4 zum Einsatz. Das integrierteBMS schützt den Akku vor Überladung und Tiefentladung.So ein Akkupack könnte auch vielseitig als kompakte undpreiswerte Energiequelle Einsatz finden, da das Preisniveau imBereich von NiMH-Akkus liegt.Die Reglerelektronik für die Ansteuerung des 250-W-Drehstrommotorsbefindet sich auf einer etwa 7 cm x 11 cm einseitigbestückten FR4-Platine. Prinzipiell ist die Regelelektronik einPulswechselrichter mit Ventilsteuerung, Modulator und Synchronmotorals Last. Die Elektronik reagiert auf die Tretkraftdes Fahrers, die durch Sensoren erfasst wird. Danach ermitteltdie Steuerung die notwenidge Unterstützung durch den Motor.Der Leistungsteil ist als Drehstrombrücke, bestückt mit sechsN-Kanal-MOSFETs (75V/60A) ausgeführt, die direkt an den 3680 elektronik industrie 06 / 2012www.elektronik-industrie.de

High Tech ToyBild 3: Anordnung der drei Hallsensoren,sie ermitteln unter anderem dieTretkraft des Radlers und steuernentsprechend die Antriebsunterstützungdurch den Motor.Bild 4: Lage der Hallsensoren im250-W-Drehstrommotor. Zu erkennendie Neodymmagnete, die den Statorbilden und der Rotor mit denWicklungen auf den Polen.Bild 2: Platine desDrei-Phasen-Drehstrommotorantriebsmit seinenHauptkomponenten(1: Kühlkörper zurAnbindung, 2: sechsLeistungs-MOSFETS,3: 8-Bit-ControllerPIC 16 F72, 4:Puffer-Elko,, 5:Gatetreiber.14523Bilder: S.BestV des Li-Ionen-Akkus arbeiten. Die Leistungs-MOSFETs werdenjeweils über Gatetreiber vom 8-Bit-MikrocontrollerPIC16F72 angesteuert. Sie sind an einem Metallkühlkörper angebrachtund werden mittels Wärmeleitpaste an das Reglergehäuseangekoppelt. Die Steuersignale für die Ansteuerung derDrehstrombrücke über den Mikrocontroller kommen von dreiHallsensoren. Bild 4 präsentiert ihre Anordnung und die derNeodym-Permanentmagnete, die den Stator darstellen, sowieden Rotor mit drei Windungen je Pol. Auf der Platine befindetsich die Stromversorgung für die Gatetreiber, den Mikrocontrollerund den „Gassteller“. Die 15 V-Versorgungsspannunggelangt über einen Linearregler 2SA103, ein PNP-Transistor für1 A, 160 V, zu einem Regler 7824, der als Vorregler arbeitet undzu einem Regler 7812, der die 12 V für die Gatetreiber liefert.Der Mikrocontroller bekommt vom Gassteller am Lenkrad, einemanalogen Hallgeber für 5 V Ub, die Geschwindigkeitsvorgabe.Über ein Brakesignal von den mechanischen Bremsen anVorder- und Hinterrad schaltet der Mikrocontroller den Antriebab. Rekuperation ist nur für höherwertige Räder vorgesehen.Der Autor bedankt sich für die Verfügungstellung von Pedelecund Komponenten bei Reinhold Schebler, Fachautor undSachverständiger für E-Fahrzeuge. Über folgende Webseite gibtes von ihm weitere Informationen. (ah)■Kontakt: www.Moderne-Mobilität.deinfoDIREKT www.all-electronics.de400ei0612www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 06 / 2012 81

Verzeichnisse/ImpressumInserentenAgilent, USA-Santa Clara 4. USAltera, Unterschleißheim TitelseiteBeta LAYOUT, Aarbergen 29Conrad, Hirschau 15, 17COSMIC, Stuttgart 23CWIEME, GB-Sturminster 77DETAKTA, Norderstedt 29Digi-Key, USA-ThiefRiver Falls Titelseite, 2. USDistrelec Schuricht, Bremen 5Emba-Protec, Vlotho 3. USFischer, Lüdenscheid 3GlobTek, USA-Northvale 63GLYN, Idstein 37HAMEG, Mainhausen 10iC-Haus, Bodenheim 13Kunze, Oberhaching 11MC, Hannover 79MSC, Stutensee 21National Instruments, München 43-50Panasonic, Holzkirchen 41Rohm, Willich 25RS Components, Mörfelden-Walldorf 7Schukat, Monheim 33SYKO, Mainhausen 51Toshiba, Düsseldorf 31TQ-Systems, Seefeld 55WDI, Wedel 76UnternehmenAchronix Semiconductor 16Actron 78ADL Embedded Solutions 71Agilent Technologies 42Altera 18AMA Fachverband für Sensorik 9AMD Embedded Solutions 64Analog Devices 42Bressner 78Congatec 54Cosmic Software 77Cree 42Data Modul 71Discera 10Endress+​Hauser 9Endrich Bauelemente 76Euroquartz 76Eutecus 18FBDi 8Fujitsu Technology Solutions 58Geyer Electronic 76Hitex Development Tools 79IAR Systems 71iC-Haus 9Infineon 30, 51Intel 12International Rectifier 51IS-Line 9Jauch 76Ka-Ro 71Kontron 60KP2 14Kunze Folien 33Lattice Semiconductor 27LeCroy 11LEM 42Linear Technology 38Luger Research 16Maxim Integrated Products 17, 34Maxon Motor 78Mehnert & TheilErfindergemeinschaft 9Mips 71Mitsubishi Electric 78Motion DSP 64MSC 10, 52, 77Murata Power Solutions 51Mütron 78National Instruments 10, 77Pikas 77PLS ProgrammierbareLogik & Systeme 71Presicion Devices 77Quartzcom 75Rohm Semiconductor 37Seiko Epson 76Semikron 51Semisouth 51Signal Quest 9Silicon Laboratories 10, 11Teledyne Technologies 11Telemeter Electronic 75TestSystems & Consulting 11Toshiba Electronics 42TQ-Systems 68TU Dresden 10U.I. Lapp 78Via Technologies 67WDI 10, 72, 76X-FAB Silicon Foundries 10Xilinx 22ImpressumREDAKTIONChefredakteur:Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, (jj) (v.i.S.d.P.),Tel: +49 (0) 8191 125-830,E-Mail: hans.jaschinski@huethig.deRedaktion:Dipl.-Ing. Andrea Hackbarth (ah), Tel: +49 (0) 8191 125-243,E-Mail: andrea.hackbarth@huethig.deDipl.-Ing. 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Jahrgang 2012Erscheinungsweise: 10 Ausgaben jährlichBezugsbedingungen/Bezugspreise 2012 (unverbindlichePreisempfehlung):Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) Inland € 178,00;Ausland € 188,00. Einzelheft € 19,00, zzgl. Versandkosten.Der Studentenrabatt beträgt 35 %.Kündigungsfrist: jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zumMonatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt.© Copyright Hüthig GmbH 2012, Heidelberg.Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotzsorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Ver leger undHerausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschriften, allein ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlichgeschützt. Jede Verwertung außerhalb der engenGrenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung desVerlages unzulässig und strafbar. 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