Analoge Frontends

Ein Analoges Frontend (AFE) ist ein Schaltung, die die Lücke zwischen analogen Signalen der realen Welt und der digitalen Weiterverarbeitung überbrückt. Manche AFEs sind anwendungsspezifisch und zur Verbindung von Sensoren für eine spezielle Signalverarbeitung bestimmt. AFEs führen Signalkonditionierung und Konvertierungsfunktionen aus, einschließlich gleichzeitiger Übertragung analoger Signale, Verstärkung und Pegelregulierung, Filtern, Aufwärts-, Abwärtskonvertieren, Modulation, Demodulation, Digital-Analog-Wandlung und Analog-Digital-Wandlung. Sie werden in Anwendungen wie industrieller Steuerung, Audioanwendungen, Empfängern, Sendern und medizinischer Ausrüstung eingesetzt.

Es existieren verschiedene AFE-Typen, z. B. wird ein RF-AFE in Transceivern für softwaredefinierte Funkanwendungen und Energiemessung sowie in Fahrzeugradarempfängern eingesetzt. RF-AFEs können mit Datenwandlern mit A/D-W und D/A-W für Aufwärts- und/oder Abwärtskonvertierungen, Signalverstärkungen, Filtern, Modulation und Demodulation ausgestattet sein. Manche RF-AFEs können mit Tx-Leistungssteuerung und Frequenzsynthese mit Verwendung von Phasenregelschleifen (phase locked loops, PLL) und spannungsgesteuerten Oszillatoren (voltage- controlled oscillators, VCO) versehen sein.

Allgemeine AFEs werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, die Energiemessung, Geräteausstattung, medizinische Überwachung, Bildgebung und Audioanwendungen umfassen. Sie umfassen üblicherweise bestimmte Datenwandler wie Delta-Sigma oder SAR-A/D-W für präzise Messungen und Pipeline-A/D-W zur Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung. Zu den weiteren Schaltungselementen können Multiplexer, Schalter, Verstärker und Filter zählen. Die A/D-W können programmierbare Datenraten zum Ausgleich bei Überabtastung bieten, wenn genaue Messungen erforderlich sind. Sie können über I2C- oder SPI-Schnittstellen für die serielle Datenübertragung verfügen, die einem Prozessor-DMA-Block ermöglichen, Signaldaten direkt effizient zum und vom AFE zu übertragen. AFEs können sich mit verschiedenen Sensoren mit unterschiedlichen Spannungs- und Stromanforderungen, einschließlich Stromwandlern, Rogowski-Spulen, Transducern und Halleffektgebern verbinden.