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Top Chip

[Top Chip] Maxim MAX31855 Thermocouple-to-Digital Converter

Der Maxim Integrated (kenne übrigens niemanden, der Integrated dazusagt…) MAX31855 Cold-Junction Compensated Thermocouple-to-Digital Converter erfüllt genau eine Funktion: Er gibt die mit einem Thermocouple erfasste Temperatur über SPI digital aus, und zwar mit 0,25°C Auflösung und (laut Angabe) auf +-2°C genau. Natürlich wird die Thermocouplekennlinie intern linearisiert, daher gibt es verschiedene Versionen für die unterschiedlichen Thermocoupletypen ( K, J, N, T, S, R, E). (mehr …)

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[Top Chip] Analog Devices AD5933: Impedance Converter Network Analyzer

Der AD5943 von Analog Devices kombiniert einen DDS-basierten Funktionsgenerator, einen 12 Bit 1 MSPS ADC, einen DFT-Block (Diskrete Fourier-Transformation) und die notwendigen Verstärkerschaltungen auf einem Chip und beinhaltet damit (fast) alle Komponenten um einen Frequenzgang einer angeschlossenen Impedanz aufzunehmen und über I²C auszulesen. Klingt auf den ersten Blick super und ist es auch, wenn man mit den Einschränkungen und der Auflösung von „nur“ 12 Bit leben kann.

Für kleine zu messende Lasten (<1kOhm) oder wenn die Impedanz auf einer Seite auf Masse hängt, benötigt man eine Zusatzbeschaltung (CN0217). Es ist aber überhaupt empfehlenswert, zuerst zu überprüfen, ob der Chip mit der gewünschten zu messenden Impedanz überhaupt zurechtkommt und was man dazu wie einstellen muss. So universell wie beworben ist der Chip nämlich gar nicht, ganz im Gegenteil….

Wenn der AD5944 aber für die Messaufgabe geeignet ist, kann es eine sehr elegante, platzsparende, präzise und nicht zuletzt auch stromsparende Lösung für viele Probleme sein, an die man vorher gar nicht gedacht hat.

Der AD5934 ist prinzipiell identisch, aber mit seinem nur 250kSPS schnellen ADC etwas billiger.


[Top Chip]: Texas Instruments LDC1000 Inductance to Digital Converter

Der LDC1000 misst die Induktivität L sowie einen zu den Spulenverlusten proportinalen, fiktiven, Parallelwiderstand Rp einer angeschlossenen Induktivität. Dazu wird mit einer Parallelkapazität Cp (unbedingt hochwertiges NP0/C0G Material verwenden!) ein Schwingkeis aufgebaut, die Resonanzfrequenz muss dabei unter über 5kHz und unter 5MHz liegen (wozu ggf. zur Feinabstimmung iterative Optimierungen notwendig sind, d.h. probieren). Der IC misst die Schwingfrequenz und aus dieser kann bei bekannter (und als konstant angenommenen) Parallelkapazität mit der allseits beliebten Thomsonschen Schwingungsformel die Induktivität berechnet werden.

Zusätzlich wird der zur Aufrechterhaltung der Schwingung benötigten Strom gemessen und aus diesem ein als „Proximity Data“ bezeichneter Wert berechnet. Der Name kommt daher, dass er zu den Wirbelstromverlusten in einem sich der Sensorspule nähernden ferromagnetischem Ziel (umgekehrt) proportional ist. Linearisiert ergibt sich daraus der besagte Parallelwiderstand Rp. Man kann unter Verwendung der bekannten Kapazität und der gemessenen Induktivität dann aber auch den als Angabe bei Induktivitäten üblicheren Serienwiderstand Rs errechnen.

Es gibt ein wirklich nettes kleines Evalboard  samt PC-Software zu diesem Chip und auch eine nach AEC-Q100 Temperature Grade 0 (-40°C bis 150°C (!) ) qualifizierte Version. Sehr praktisch, wenn es mit der Klimaerwärmung so weitergeht oder man direkt an etwas wärmeren Orten (Getriebe und Motoren…) messen muss.

Bei TI findet man noch weitere Inductance to Digital Converter, unter anderem den LDC1101 für Sensorfrequenzen von 500kHz bis 10MHz und mit einem Betriebsspannungsbereich von 1.8V bis 3.3V, sowie einige mehrkanälige ICs, die aber „nur“ die Induktivität und nicht den Verlustwiderstand berechnen.

Für das korrekte Dimensionieren der Filterkapazität ist bei all diesen ICs eine low capacitance active probe fürs Oszilloskop empfehlenswert, aber die sollte man ja sowieso immer griffbereit haben. Im Notfall reicht aber auch eine selbstgebaute passive probe.


[Top Chip] Texas Instruments TPS2592BA / BL eFuse Überspannungsschutz

Ich musste eine kleine Schaltung mit einem Atmel AVR vor Schäden durch unsachgemäßen Anschluss durch Laien (freundlich ausgedrückt) schützen. Dazu habe ich den TPS2592BA von Texas Instruments ausprobiert und erfolgreich getestet.

Prinzipiell handelt es sich um einen „intelligent“ angesteuerten FET mit Unterspannungsüberwachung, Strombegrenzung (einstellbar, aber recht ungenau) inklusive Anstiegsratenbegrenzung (Slew Rate klingt viel besser…) und – jetzt kommts – einen Überspannungsschutz, der die Ausgangsspannung auf 6.1V begrenzt. Also gerade noch im tolerierbaren Bereich für den AVR und natürlich nur solange (thermisch) möglich, dann wird der Ausgang getrennt. Im Normalbetrieb verursacht der TPS2592 nur einen vernachlässigbaren Spannungsabfall (<50 Milliohm Durchgangswiderstand).

Leider hat er keinen integrierten Verpolungsschutz, sodass hierfür vorher z.B. ein zusätzlicher PMOS FET notwendig ist, aber wir wollen ja mal nicht kleinlich sein…
Es gibt übrigens noch die Variante TPS2592BL. Die schaltet den Ausgang nicht automatisch nach einer Abkühlphase wieder ein, sondern muss von der Spannungsversorgung getrennt werden (Latch off). In meinem Einsatzbereich war die TPS2592BA Variante mit Auto Retry sicherer.


[Top Chip] Vishay MPM Divider

Streng genommen handelt es sich bei der MPM-Serie von Vishay Dale nicht um einen Chip, sondern um ein passives Bauteil. Macht aber nichts, ist trotzdem hochinteressant: Die MPM sind Widerstandsnetzwerke mit verschiedenen Werten im SOT-23 Gehäuse. Zwar ist die absolute Toleranz mit 0,1% (oder 0,05%, wenn man viel Geld hinwirft) an sich nichts besonderes, aber die beiden Widerstände sind auf 0,05% (oder auf Wunsch auch auf 0,01%) genau gematcht und haben zudem ein sehr ähnliches Temperatur- und Zeitverhalten. Der Baustein ist somit ideal für hochpräzise Spannungsteiler oder zum Einsatz im Feedbackpfad bei Hochpräzisionsverstärkerschaltungen.

Natürlich gibt es ähnliche Produkte auch von anderen Herstellern. Erwähnenswert ist die LT5400 Serie von Linear Technologie mit 4 gematchten Widerständen in einem MSOP-Gehäuse. Die kann man z.B. zum Aufbau von Instrumentenverstärkern oder bei (Howland) Stromquellen gut gebrauchen.
Wenn es noch präziser sein darf, gibt es die SMNZ Folienwiderstandsnetzwerke von Vishay mit 0.1 ppm/°C Tracking und 0.01% Matchingtoleranz zu einem Preis, bei dem man sich besser vorher hinsetzt.


[Top Chip] Texas Instruments REF2025/30/33/41

Bei den REF20xx von Texas Instruments handelt es sich zunächst um eine Serie von (dzt. nur im SOT-Gehäuse erhältlichen) Referenzspannungsquellen. Normalerweise setze ich ja lieber Referenzspannungen im SO-8 Gehäuse mit Standard Pinout ein. Damit bleibt man schön flexibel und kann ohne Layoutänderungen (billigere, genauere, stabilere, leichter erhältliche oder was auch immer) Alternativprodukte einlöten.

Aber die REF2025 (2.5V), REF2030 (3V), REF2033 (3.3V) und REF2041 (nein, nicht mit 4.1V Ausgangsspannung, sondern mit 4.096V) haben ein sehr interessantes Feature: einen zweiten Ausgang mit der halben Referenzspannung. Die braucht man oft als Biasspannung (daher auch die Pinbezeichnung VBias) bei Single – Supply Schaltungen, vor allem wenn man mit Instrumentenverstärkern arbeitet. Mit der REX20xx Serie spart man sich in diesem Fall einige Bauteile (Präzisionsspannungsteiler und Buffer oder eine weitere Referenzspannungsquelle) und damit eine Menge Platz und hat unter Umständen auch noch Performancevorteile.

Auf dem ersten Blick sind die REF20xx recht teuer (3,36€ in Einzelstückzahlen bei meinem Lieblingsdistributor), aber es handelt sich halt auch um ein ziemlich stabiles (MAX 8ppm/°C) und genaues (MAX +-0.05%) Produkt und dann relativiert sich der „hohe“ Preis sofort wieder. Wenn man es braucht…

P.S.: wie es der Titel schon erahnen lässt, wird es in Zukunft noch weitere Vorstellungen des einen oder anderen „Top Chip“ geben, der uns so untergekommen ist – kleinen Käfern, die etwas Besonderes haben und/oder einfach nur das harte Leben in der Entwicklung etwas leichter machen.