Firmenblog über Supply ON Logic Evaluation Board: I/O-Erweiterungen, Pegelwandler

Supply ON Logic Evaluation Board:I/O-Expander, Pegelwandler

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I/O-Erweiterungs-Evaluierungsboard: Pin-Erweiterung

ON Semiconductor MAX7315AUE Evaluierungsboard-Lösung

Das Evaluierungsboard MAX7315AUE von ON Semiconductor bietet eine spezialisierte Lösung für Szenarien mit begrenzten Pin-Ressourcen. Der MAX7315AUE ist ein 8-Kanal-I/O-Expander, der über einen I²C-Bus mit dem Host-Controller kommuniziert. Durch die Verwendung von nur zwei GPIO-Pins (SDA und SCL) erweitert er acht programmierbare Ein-/Ausgangsports und verbessert so die Systemkonnektivität erheblich.

Ein Hauptmerkmal dieses Evaluierungsboards ist seine integrierte LED-Helligkeitssteuerungsfunktion. Jeder I/O-Port kann unabhängig als LED-Treiber konfiguriert werden und unterstützt 8-Bit-PWM-Dimmung. Dieses Design eignet sich besonders für Anwendungen, die eine Mehrfachzustandsanzeige erfordern, wie z. B. industrielle Bedienfelder, Instrumentierung und Unterhaltungselektronik. Das Board bietet eine umfassende Registerkonfigurationsschnittstelle, die es Ingenieuren ermöglicht, die Port-Reaktionseigenschaften in verschiedenen Betriebsmodi zu testen, einschließlich Eingangserkennungsempfindlichkeit, Ausgangstreiberfähigkeit und Interrupt-Auslösemechanismen.

Das Evaluierungsboard MAX7315AUE arbeitet in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 125 °C, was den typischen Bereich von Chips für den Verbraucherbereich deutlich übersteigt. Dies gewährleistet eine zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Industrieumgebungen. Sein TSSOP-16-Gehäuse bietet eine ausreichende Pin-Anzahl bei gleichzeitig kompakter Stellfläche, wodurch es sich für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot eignet. Jeder I/O-Port auf dem Evaluierungsboard enthält Schutzschaltungen und Testpunkte, die Signalintegritätsmessungen und Fehleranalysen für Ingenieure erleichtern.

Vergleich und Vorteilsanalyse

Auf dem Markt gibt es mehrere I/O-Erweiterungs-Chips, und das Evaluierungsboard ON Semiconductor MAX7315AUE weist im Vergleich zu ähnlichen Produkten deutliche Vorteile auf. Im Vergleich zum PCF8574T von NXP bietet der MAX7315AUE einen größeren Betriebsspannungsbereich (beginnend bei 2,0 V gegenüber der Anforderung von 2,5 V des PCF8574T). Dies ermöglicht den Betrieb bei niedrigeren Systemspannungen und eignet sich somit für batteriebetriebene Geräte mit geringem Stromverbrauch. Darüber hinaus verfügt der MAX7315AUE über eine LED-Helligkeitssteuerungsfunktion, die im PCF8574T fehlt, eine Funktion, die das Design von Bedienfeldern mit Anzeigefunktionen vereinfacht.

Im Vergleich zum PCA9534APW von Texas Instruments, obwohl beide 8-Bit-I²C-I/O-Expander sind, übertrifft der MAX7315AUE die maximale Betriebstemperatur (125 °C gegenüber 85 °C) und eignet sich somit besser für industrielle Umgebungen mit hohen Temperaturen. Darüber hinaus bietet das Evaluierungsboard MAX7315AUE eine intuitivere Interrupt-Statusanzeige, die den Host-Controller sofort benachrichtigt, wenn sich die I/O-Port-Zustände ändern, wodurch der Polling-Overhead reduziert wird.

Typische Anwendungsszenarien

I/O-Erweiterungs-Evaluierungsboards spielen in der industriellen Automatisierung eine wichtige Rolle. Innerhalb von SPS-Systemen (Speicherprogrammierbare Steuerungen) reicht beispielsweise die Pin-Anzahl des Hauptsteuerchips oft nicht aus, um alle Sensoren und Aktoren anzuschließen. Mithilfe von I/O-Erweiterungs-Evaluierungsboards können Ingenieure Integrationslösungen für mehrere digitale Eingänge (z. B. Näherungsschalter und Lichtschranken) und mehrere digitale Ausgänge (z. B. Relais und Magnetventile) validieren und so Zuverlässigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit unter realen Betriebsbedingungen gewährleisten.

In der Unterhaltungselektronik, wie z. B. Smart-Home-Steuerzentralen, erleichtern I/O-Erweiterungs-Evaluierungsboards das Testen des koordinierten Betriebs mehrerer Tasten-Eingänge und LED-Statusanzeigen. Die PWM-Dimmfähigkeit des MAX7315AUE ermöglicht es Ingenieuren, die Benutzererfahrung über verschiedene Helligkeitskurven zu bewerten und die Energieeffizienz zu optimieren. Physikalische Schnittstellen auf dem Evaluierungsboard sind mit Standard-Arduino- oder Raspberry-Pi-Boards kompatibel, wodurch der Prototyping-Prozess vereinfacht wird.

Darüber hinaus kann ein einzelner Master-Controller in Multi-Node-Datenerfassungssystemen Dutzende von Sensorknoten verwalten. Das I/O-Erweiterungs-Evaluierungsboard überprüft Adresskonfigurationsschemata und Buslastbedingungen und gewährleistet so eine stabile Kommunikation in komplexen Verdrahtungsumgebungen. Die Pufferschaltungen und ESD-Schutzkomponenten des Boards bieten auch Referenzdesigns, um Ingenieuren zu helfen, die Immunität der Endprodukte zu verbessern.

Pegelwandler-Evaluierungsboard: Spannungsbrücke

Detaillierte Analyse des FXWA9306 Evaluierungsboards von ON Semiconductor

Das Evaluierungsboard FXWA9306 von ON Semiconductor wurde speziell für Spannungskonvertierungsanforderungen in I²C-Bussystemen entwickelt. Dieser bidirektionale Zwei-Kanal-Pegelwandler unterstützt die Spannungsumwandlung zwischen 1,0 V bis 3,6 V (VCCA) und 1,8 V bis 5,5 V (VCCB) und deckt ein breites Anwendungsspektrum ab, von Ultra-Low-Power-Prozessoren bis hin zu herkömmlichen 5-V-Peripheriegeräten. Das Evaluierungsboard verfügt über ein sorgfältig entworfenes Layout, um die kürzesten Signalpfade zu gewährleisten und so die Konvertierungsverzögerung und Signalverzerrung zu minimieren.

Ein Hauptvorteil des Evaluierungsboards FXWA9306 ist seine bidirektionale Konvertierungsfähigkeit, ohne dass ein Richtungssteuerungs-Pin erforderlich ist. Die Datenflussrichtung auf dem I²C-Bus ändert sich dynamisch; herkömmliche Pegelwandler-Chips benötigen zusätzliche Richtungssteuersignale, was die Systemkomplexität erhöht. Der FXWA9306 verwendet einen intelligenten Erkennungsmechanismus, um die Datenübertragungsrichtung automatisch zu bestimmen, wodurch sowohl das Hardware-Design als auch die Software-Treiberentwicklung vereinfacht werden. Das Evaluierungsboard demonstriert diese Funktionalität in der Praxis und ermöglicht es Ingenieuren, eine zuverlässige bidirektionale Kommunikation zu überprüfen, indem sie I²C-Master und -Slaves anschließen, die mit unterschiedlichen Spannungen arbeiten.

Das Evaluierungsboard bietet außerdem Testmöglichkeiten für mehrere Spannungskominationen, einschließlich gängiger Konvertierungsszenarien wie 1,0 V ↔ 1,8 V, 1,2 V ↔ 2,5 V, 1,8 V ↔ 3,3 V, 2,5 V ↔ 5 V und 3,3 V ↔ 5 V. Jede Kombination verfügt über entsprechende Jumper-Einstellungen und Testpunkte, die es Ingenieuren ermöglichen, die Konfigurationen schnell zu wechseln. Die integrierte hochpräzise Spannungsmessschaltung ermöglicht es Benutzern, die Signalqualität während der Konvertierung zu überwachen, einschließlich kritischer Parameter wie Anstiegszeit, Abfallzeit und Überschwingen.

NL3V8T24x-Serie Hochleistungs-Evaluierungslösung

Für Anwendungen, die eine Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung erfordern, bietet ON Semiconductor das Evaluierungsboard der NL3V8T24x-Serie an. Diese Reihe von 8-Bit-Dual-Supply-Pegelwandlern unterstützt Datenübertragungsraten von bis zu 380 Mbit/s (während der 1,8-V- bis 3,3-V-Konvertierung) und ist damit ideal für mobile Geräte, Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsschnittstellen und Hochleistungs-Embedded-Systeme. Das Evaluierungsboard zeigt, wie eine Signalübertragung mit geringer Latenz und hoher Bandbreite zwischen verschiedenen Spannungsbereichen erreicht werden kann.

Das Evaluierungsboard NL3V8T24x unterstützt einen weiten Spannungsbereich von 0,9 V bis 3,6 V und deckt damit typische Betriebsspannungen für moderne Low-Power-Prozessoren ab. Seine ausgewogene Ausgangstreiberfähigkeit (±24 mA bei 3,0 V) gewährleistet die Signalintegrität und behält die stabile Signalqualität auch bei Langstreckenübertragung oder unter Mehrfachlastbedingungen bei. Das Board bietet detaillierte Timing-Messrichtlinien, um Ingenieure bei der Überprüfung der Wandlerleistung unter extremen Bedingungen zu unterstützen.

Eine wichtige Innovation dieser Evaluierungsboard-Serie ist die nicht-prioritäre VCC-Sequenzierung, d. h. die Einschaltreihenfolge der beiden Spannungsbereiche hat keinen Einfluss auf die Gerätefunktionalität oder verursacht Schäden am Chip. Diese Funktion ist besonders wichtig in komplexen Energiemanagementsystemen, um Systemausfälle zu verhindern, die durch eine falsche Einschaltreihenfolge verursacht werden. Das Evaluierungsboard simuliert mehrere Ein-/Ausschalt-Szenarien und demonstriert so die Robustheit des Wandlers unter verschiedenen Spannungsbedingungen.