Die heutige Entwicklungsumgebung ist wesentlich komplexer als vor einem Jahrzehnt. Sie erstreckt sich über verschiedene Fachrichtungen und verlangt von Ingenieuren, dass sie auch auf Gebieten arbeiten, mit denen sie nicht vertraut sind. Die gleichen Technologiesprünge, die Fabriken, die bildgebende Medizintechnik, die Sicherheit im Automobilbereich und viele andere Anwendungen revolutionieren, bereiten Ingenieuren Kopfzerbrechen, weil man von ihnen erwartet, dass sie bahnbrechende Produkte schneller und mit kleineren Entwicklungsteams zur Marktreife bringen.
Noch vor kurzem konnten Ingenieure darauf vertrauen, in ihren individuellen Entwicklungsdisziplinen zu arbeiten. Sei es Analogtechnik, Powerdesign, Digitaltechnik oder Softwaremodellierung. Da diese Bereiche jedoch zunehmend verschmelzen, entstehen bei der Kombination einzelner komplexer Technologien in integrierte Subsysteme neue Herausforderungen für den Designer. Dies bedeutet, dass Entwickler nicht nur das fundierte technische Verständnis ihrer eigenen Disziplin haben müssen, sondern zur Realisierung ihrer Produkte interdisziplinär entwickeln müssen.
Keine Branche ist gegenüber diesem Trend geschützt, von der Kommunikationstechnik über den Bereich Motorsteuerungen bis hin zur Test- und Messtechnik. Hinzu kommt, dass Ingenieure oft zur Validierung jedes Funktionsblockes ihrer Signalkette separate Evaluation-Kits nutzen. Dabei hoffen sie, dass die verschiedenen Kits miteinander funktionieren und gewährleisten, dass sie schnell von der Simulation zur Evaluierung und zum Prototypen gelangen. Dies ist aber oft nicht der Fall.
Einheitlich über die gesamte Signalkette entwickeln
Aus diesen Gründen brauchen Elektronik-Ingenieure bessere Möglichkeiten, einheitlich über die gesamte Signalverarbeitungskette zu entwickeln.
Analog Devices arbeitet mit Firmen wie Xilinx und MathWorks zusammen, um den Ingenieuren zu helfen, Entwicklungslösungen schnell zu realisieren. Die Unternehmen bringen Experten aus den Bereichen Hochleistungs-Analogtechnik, FPGA und Simulationswerkzeuge zusammen, um komplette Signalketten- und systemfertige Lösungen für komplexe Entwicklungsherausforderungen zu erarbeiten. Die Zusammenarbeit verfolgt das Ziel, Entwicklungsrisiken zu reduzieren und die Grundlage für wertvolle Entwicklungslösungen anzubieten.
Software-defined Radio ist ein gutes Beispiel für einen Bereich, in dem Hochleistungs-Analogtechnik benötigt wird, um ein Signal mit hoher Frequenz zu erfassen, eine analoge Filterung bzw. Verstärkung oder Dämpfung durchzuführen und dann das digitalisierte Ausgangssignal an ein FPGA zur weiteren Verarbeitung weiterzuleiten.
Bild 1: Beispiel eines Boards für SDR mit 14 verschidenen Analogbauteilen wie sie heute in der Schaltungsentwicklung üblich sind.
Im Beispiel von Bild 1 gibt es 14 verschiedene Analogbauteile. Selbst kleine Bauteiländerungen können sich enorm auf die HF-Leistungsfähigkeit des Boards auswirken.
Mit dem gemeinsamen Konzept der Firmen braucht ein Ingenieur keine 45 Jahre Erfahrung im Analogbereich. Außerdem muss er nicht 14 Datenblätter durcharbeiten. Stattdessen kann er sein Board direkt an ein Xilinx FPGA anschließen und die modellbasierten Entwürfe aus MathWorks nutzen, um die Schaltung aufzubauen. So lassen sich funktionierende Prototypen viel schneller fertigstellen.
Indem sie das vollständige Kommunikationssystem verbinden und Hardware sowie modellbasierte Simulation nutzen, können Ingenieure spezifische Algorithmen zur Übertragung oder zum Empfang von Signalen entwickeln und dann evaluieren, wie sich unterschiedliche Konfigurationen auf die gesamten Eigenschaften des Systems auswirken.
Zwar muss sich der Ingenieur noch immer mit allen Systemelementen befassen, braucht aber auf jedem einzelnen Gebiet kein Experte zu sein, um effizient zu entwickeln und Prototypen zu erstellen. Auch wenn dieses Konzept eventuell nicht die optimale Lösung für eine spezielle Schaltung bietet, lassen sich durch den beschleunigten Entwicklungsprozess Designrisiken reduzieren. Außerdem muss man bei dieser Vorgehensweise nicht langwierig Bauteile verschiedener Hersteller suchen.
Es ist unwahrscheinlich, dass Entwicklerteams in absehbarer Zeit größer oder Projektzeiten länger werden. Indem man künstliche Hürden überwindet und beim Systemdesign ein auf Zusammenarbeit ausgerichtetes Konzept verfolgt, hat die Industrie die Mittel, um besser auf den heutigen Druck in der Branche zu reagieren.
Einen Einblick in die Lösungen, die aus der Zusammenarbeit von Analog Devices mit Xilinx und MathWorks entstanden sind, geben die DC 13 Light-Konferenzen von Analog Devices, die im Herbst in Stuttgart, Köln und Berlin stattfinden. Die Teilnahme ist kostenlos. Die Termine: Stuttgart: 5.11.2013, Köln: 6.11.2013 und Berlin: 7.11.2013
Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices.