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Neutron Mikroelektronik Nµ 701.17B

701.17B

Der Nµ 701.17B wird von Märklin für einfache, digitale Steuerungen von Modellbahn-Zügen eingesetzt. Er findet sich zum Beispiel in der Steuereinheit DELTA 6603. Der Baustein kann 15 Adressen dekodieren und steuert direkt ein Front- und eine Heckbeleuchtung an. Die Ansteuerung des Fahrmotors erfolgt über eine extern zu ergänzende Halb- oder H-Brücke.

Die Buchstaben Nµ zeigen, dass der Chip von Neutron Mikroelektronik entwickelt wurde. Neutron Mikroelektronik ist ein Dienstleister für kundenspezifische ICs, der in Seligenstadt angesiedelt ist.

 

701.17B Die

701.17B Die

Die Abmessungen des Dies betragen 3,2mm x 1,7mm. Einen Großteil der Fläche nimmt der Logikbereich ein. Über den Umfang sind die Ein- und Ausgänge verteilt. Ebenfalls gut zu erkennen sind die Versorgungsleitungen, die sich von der linken oberen Ecke und von der rechten unteren Ecke aus über das Die erstrecken. Das Bondpad des ersten Pins ist deutlich gekennzeichnet.

 

701.17B Die Detail

An der oberen Kante des Dies findet sich das Logo von Neutron und die Bezeichnung E70117B.

 

701.17B Die Detail

Neben dem Logo ist eine Teststruktur abgebildet. Die Buchstaben in der linken unteren Ecke lassen sich nicht zuordnen. Es könnte sich um die Initialen von zwei Entwicklern handeln. Rechts sind einige Masken abgebildet. Die Maske G hat eindeutig die Metalllage abgebildet. Auf dem Quadrat der Metalllage ist gerade noch der Buchstabe H zu erkennen. Die Maske H öffnet anscheinend die Passivierungsschicht bei den Bondpads. Die Kontur der Maske D scheint über der T-förmigen Struktur zu liegen. Damit scheint es am wahrscheinlichsten, dass die Maske U die aktiven Bereiche im Substrat definiert und die Maske D das Polysilizium strukturiert, das darüber als Gate-Elektrode fungiert.

 

701.17B Die Logik

Der Logikbereich ist wie üblich für ein Gatearray aus Zeilen aufgebaut, in denen sich die Standardzellen befinden. Die Verdrahtung der Zellen erzeugt die gewünschte logische Funktion.

 

701.17B Die Analyse

Neben dem Vcc-Versorgungspin besitzt der Nµ 701.17B Anschlüsse für einen Quarz (XTAL). Über einen Eingangspin (DATA IN) wird das auf das Gleis aufmodulierte Datensignal eingelesen. Vier Eingänge (A1-A4) ermöglichen es die Adresse festzulegen, auf die der Baustein reagieren soll. Die zwei Ausgänge PWM1 und PWM2 steuern die Halb- oder H-Brücke des Antriebmotors.

Der EN1-Pin ermöglicht eine gewisse Konfiguration des Nµ 177.17B. Liegt an EN1 ein Low-Pegel an, so dienen die Ausgänge LV und LH dazu Front- und Hecklampen anzusteuern. Am Pin CHDIR befindet sich in der vollständigen Schaltung eine 16V-Z-Diode und ein RC-Glied. Wahrscheinlich erfolgt darüber eine Unterscheidung zwischen einer analogen und einer digitalen Anlage. Bei einer analogen Anlage mit einer Versorgungsspannung von 12V liegt am EN-Pin ein Low-Pegel an und die Steuerung kann den Motor maximal aussteuern, so dass sich ein Verhalten wie mit einer nicht digitalisierten Lokomotive ergibt. Digitale Anlagen arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 22V. Am EN-Pin liegt dann ein High-Pegel an und die Steuerung wartet auf Steuerbefehle. Der Pin CHDIR besitzt eine weitere Funktion. In analogen Märklin-Bahnen erfolgt die Umschaltung der Fahrtrichtung über eine kurze Spannungsspitze auf der Versorgungsspannung. Der Nµ 177.17B erkennt diesen Impuls über den CHDIR-Pin und reagiert dann entsprechend. SW gibt anscheinend bei einem Fahrtrichtungswechsel einen Impuls aus. Das kann bei sehr langen Zügen genutzt werden, um den Ort der Stromaufnahme von vorne nach hinten umzuschalten.

Bleibt der EN1-Pin unbeschaltet, so kann der Nµ 177.17B über die Pins 4, 6 und 7 ein 4094-Schieberegister und somit mehrere Lasten ansteuern. Der Pin EN2 muss gleichzeitig hochohmig mit dem Massepotential verbunden werden. Ein Analogbetrieb ist dann anscheinend nicht mehr möglich.

 

701.17B Die Oszillator

Zwischen den Bondpads an denen der Quarz angebunden ist, befinden sich große Kondensatoren und Widerstände. Es handelt sich mit Sicherheit um den Oszillator des Bausteins.

 

701.17B Die Detail

In der unteren linken Ecke des Dies ist eine größere Struktur integriert. Sie ist an die Versorgung angebunden und ist ansonsten lediglich über eine Leitung mit dem Logikbereich verbunden. Vielleicht wird hier eine Hilfspannung für die Lasttransistoren der Logik oder für die Ansteuerung der Highside-Endstufentransistoren generiert.

 

701.17B Die Eingang

Die Eingänge DATA, EN1 und CHDIR / EN2 besitzen rechts und links des Bondpads große Strukturen, die höchstwahrscheinlich Schutzstrukturen darstellen.

Beim hier abgebildeten Pad des Pins EN1 befindet sich links zusätzlich eine Schaltung, die anscheinend aus dem Eingangspegel ein differentielles Signal erzeugt.

 

701.17B Die Eingang

Die Eingänge, die für die Einstellung der Adresse genutzt werden, besitzen ähnliche Strukturen wie die anderen Eingänge, sind aber etwas filigraner aufgebaut. Sie sind auch mit mehreren Leitungen angebunden. Es könnte sein, dass darüber die Schaltschwelle eingestellt oder eine Pull-Up-Funktion dargestellt wird.

 

701.17B Die Ausgang

An den Ausgangsbondpads befinden sich große, quadratische Ausgangstransistoren. Um diese Transistoren herum sind die Treiber integriert.

Die Pads SW, LV und LH sind mit Push-Pull-Endstufen ausgestattet. Die Ausgänge zur Ansteuerung der Halb- oder H-Brücke des Antriebs besitzen nur Highside-Transistoren. Sie sind darauf ausgelegt, NPN-Transistoren zu treiben. Für die Ansteuerung der Beleuchtung wären ebenfalls Highside-Transistoren ausreichend. Für die Ansteuerung eines Schieberegisters sind aber Push-Pull-Ausgänge notwendig, um saubere Pegel darstellen zu können.

 

Zwischen den Push-Pull-Endstufen für die Beleuchtung befinden sich zusätzliche Schaltungsteile, die anscheinend ein Rücklesen der Pad-Potentiale ermöglichen.

 

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