Jahresbericht 2009 - IMMS Institut für Mikroelektronik
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ANALOG-DIGITAL-WANDLER FÜR DEN<br />
ENTWURF UND MESSUNG EINES 12-BIT A/D-WANDLERS<br />
FÜR EINEN TEMPERATURBEREICH VON -55 °C BIS 200 °C<br />
Der Entwurf komplexer Mixed-Signal-Sensor-Systeme<br />
erfordert häufig eine Wandlung von analogen<br />
Sensorsignalen in entsprechende Digitalwerte, die<br />
dann durch eine digitale Signalverarbeitung aufbereitet<br />
werden können. Hierzu sind Analog-Digital<br />
(A/D)-Umsetzer mit hoher Auflösung des Analogwertes<br />
erforderlich. Für den Einsatz im Bereich niedriger<br />
Umgebungstemperaturen gibt es eine Vielzahl<br />
Abbildung 1: Blockdiagramm des entwickelten Hochtemperatur-<br />
A/D-Wandler-ICs<br />
HOCHTEMPERATURBEREICH<br />
„Einsatzgebiete <strong>für</strong> diesen Wandler sind<br />
u.a. Sensorsysteme, die unter extremen Tempera-<br />
turen arbeiten müssen wie zum Beispiel Anwen-<br />
dungen <strong>für</strong> geologische Tiefbohrsysteme in der<br />
Erdölbohrindustrie, <strong>für</strong> den motornahen Einsatz<br />
in der Fahrzeugtechnik oder im Bereich der Luft-<br />
und Raumfahrtindustrie.“<br />
<strong>Jahresbericht</strong> <strong>2009</strong> I A/D-Wandler<br />
Abbildung 2: Foto des Schaltkreises: A/D-<br />
Wandler mit SPI<br />
unterschiedlicher Wandlertypen bis zu sehr hohen<br />
Auflösungen und extrem hohen Wandlungsraten.<br />
Überschreiten die Betriebstemperaturen aber 150 °C,<br />
so ist die Auswahl deutlich geringer. Bei Temperaturen<br />
überhalb von 200 °C gibt es nur noch einen europäischen,<br />
kommerziellen Anbieter, der A/D-Wandler bis<br />
10 Bit Auflösung anbietet. Aus diesem Grund war es<br />
von Interesse, einen hochauflösenden A/D-Umsetzer<br />
mit einem erweiterten Temperaturbereich von -55 °C<br />
bis 200 °C zu entwickeln. Einsatzgebiete <strong>für</strong> diesen<br />
Wandler sind zum Beispiel Sensorsysteme <strong>für</strong> geologische<br />
Tiefbohrsysteme (Auswertung von Temperatursensoren,<br />
Drucksensoren etc.), <strong>für</strong> den motornahen<br />
Einsatz in der Fahrzeugtechnik oder im Bereich der<br />
Luft- und Raumfahrtindustrie.<br />
UMSETZUNG UND STAND<br />
DER ARBEITEN<br />
Abbildung 1 zeigt das Blockdiagramm des entwickelten<br />
Hochtemperatur-A/D-Wandler-ICs. Der Schaltkreis<br />
hat zwei voll differentielle Eingänge, die jeweils<br />
über einen Multiplexer mit dem A/D-Wandler verbunden<br />
werden können. Zudem gibt es ein internes<br />
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