Modulares Design wird im Elektronikdesign immer beliebter

Das Design moderner elektronischer Produkte ist weitaus komplexer geworden als in der Vergangenheit. Neben dem Aufstieg derInternet der Dinge (IoT) und dasIndustrielles Internet der Dinge (IIoT), Verbrauchererwartungen an den Nutzen, die Funktionalität und die Kompatibilität moderner Elektronik sind höher denn je. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, sind Designer daher gezwungen, mehr Funktionalität und mehr Schaltkreise auf kleinerem Raum unterzubringen und gleichzeitig deutlich weniger Zeit für die Entwicklung und Prototypenerstellung aufzuwenden.

Vorbei sind die Zeiten, in denen ein kleines Designteam alle Schaltungsprobleme eines Designs lösen und ein wirklich einzigartiges, kundenspezifisches Produkt herstellen konnte. In hart umkämpften Märkten und Anwendungen ist es nun notwendig, in möglichst vielen Teilen der Schaltung handelsübliche (COTS) Komponenten zu verwenden, um die Entwicklungszeit zu verkürzen. Vor diesem Hintergrund entwickeln und produzieren viele Chiphersteller und sogar neue Unternehmen Module, die komplette Plug-and-Play-Lösungen für bestimmte Funktionen bieten sollen.

Abbildung 1 Wi-Fi- und Bluetooth-Kombinationsmodule sind mittlerweile zum Mainstream im IoT und anderen Kommunikationsdesigns geworden. Quelle: Skylab

Beispielsweise ist es jetzt relativ einfach, schnell eine lange Liste von Modulen für Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi und andere drahtlose Kommunikations- und Sensoranwendungen zu suchen und zu finden. Dadurch müssen sich Designteams nicht mehr mit der Herausforderung auseinandersetzen, Wireless-Standards zu erlernen; Sie müssen lediglich lernen, wie man das Modul und die Schnittstelle zur zentralen Verarbeitungshardware programmiert.

Darüber hinaus sind viele Module für bestimmte Standards vorzertifiziert, wodurch der mühsame Schritt der Zertifizierung von Produkten nach bestimmten Standards entfällt. Allerdings muss noch eine EMV-Zertifizierung beantragt werden, und in der Regel wird empfohlen, das Endprodukt gründlich zu testen, um sicherzustellen, dass es innerhalb der Standardgrenzen arbeitet.

Einfach ausgedrückt ist es heute wichtiger denn je, sich auf modulares Design zu konzentrieren. Das modulare Entwerfen von Schaltkreisen ermöglicht es Designteams, intern generiertes IP zu verwenden, anstatt dieses IP woanders finden zu müssen. Typischerweise ist ein modularer Designansatz im Vorfeld komplexer und zeitaufwändiger. Aber wenn modulare Schaltkreise in ein Produkt integriert werden, können sie viel Back-End-Zeit sparen.

Schließlich die Arten vonSystem-on-Chip (SoC)UndMulti-Chip-Module (MCM)Auch die Anzahl der Produkte nimmt zu und die integrierten Funktionen werden immer zahlreicher. Obwohl der Umgang mit einem SoC/MCM in einem Design eine entmutigende Aufgabe sein kann, wird es sich auf lange Sicht lohnen, wenn das Design aus Sicht der externen Schaltung deutlich vereinfacht werden kann. Viele SoCs verfügen mittlerweile auch über Simulationstools, die beim Entwurf von Modulen und anderen nachgelagerten Funktionen helfen.