La interfaz analógica más pequeña del mundo, creada con GreenPAK

Las interfaces analógicas pequeñas suelen consumir más área de PCB de lo que sus esquemáticos sugieren. Un detector de umbral para sensores puede requerir comparadores, circuitería de temporización, un biestable y lógica para generar una interrupción o una señal de control. Cada componente añade su propia huella, separación de colocación y enrutamiento. En un wearable o en un módulo de sensor compacto, estos circuitos de soporte compiten por el espacio con la batería, la antena y las características mecánicas.

GreenPAK reduce esta área al combinar detección analógica, temporización y lógica configurable dentro de un solo encapsulado pequeño. Esto permite a los ingenieros consolidar una función de interfaz completa, incluida la circuitería que valida un evento analógico antes de que responda el host. Los dispositivos GreenPAK existentes ya admiten este enfoque en encapsulados que ocupan solo unos pocos milímetros cuadrados, mientras que el próximo SLG46801 añade una opción WLCSP más pequeña y reprogramabilidad en sistema.

Integración de interfaces analógicas

Considere una interfaz de sensor que activa una interrupción cuando su salida supera un umbral durante un tiempo especificado. Una implementación discreta podría usar un comparador, un temporizador y lógica que combine el evento validado con una señal de habilitación. Un biestable podría retener el evento hasta que el host lo reconozca. Los dispositivos GreenPAK con recursos adecuados pueden implementar estas funciones mediante sus comparadores internos, contadores, LUT y flip-flops.

Este tipo de consolidación va más allá de una interfaz de sensor con enclavamiento. Algunos ejemplos incluyen detectar un umbral de alimentación, validar una alarma de sensor o habilitar otro circuito después de un retardo.

La integración también elimina conexiones entre componentes en la PCB. Las salidas de los comparadores y las señales de temporización pueden desplazarse a través de la matriz de conexión interna, reduciendo el número de pistas que deben enrutarse alrededor de la interfaz del sensor. Esto da al diseñador más libertad para mantener las entradas analógicas, incluidas las señales de baja relación señal-ruido (SNR), separadas de las fuentes de ruido en la PCB.

Tamaños de encapsulado GreenPAK existentes

Varios dispositivos GreenPAK existentes demuestran cuánta funcionalidad cabe en un encapsulado pequeño. A continuación se muestran tres ejemplos, con un tamaño mínimo de encapsulado sin terminales (STQFN) de 1,6 mm × 1,6 mm. Los dispositivos con funciones analógicas o de potencia adicionales siguen siendo compactos, lo que permite seleccionar el encapsulado según los requisitos del circuito.

Como ejemplo de comparación, supongamos que un front-end analógico requiere CI independientes de comparador, temporizador y lógica, cada uno ocupando un encapsulado de 2 mm × 2 mm; su área de cuerpo combinada es de 12 mm². Consolidar funciones equivalentes en un dispositivo GreenPAK de 1,6 mm × 1,6 mm reduciría esa área a 2,56 mm², es decir, una reducción de ~79% del área de la placa.

Antes de comprometerse con el encapsulado más pequeño, verifique:

• Haga coincidir el rango de entrada del comparador con la selección de tensión de alimentación y determine la histéresis/el tiempo de respuesta según los requisitos del sensor.
• Los pines disponibles y las asignaciones de macroceldas para la interfaz completa.
• La tolerancia de temporización, el comportamiento de arranque, la carga de salida y los requisitos de ensamblaje.

SLG46801 en WLCSP

El próximo SLG46801 amplía este enfoque de integración con memoria programable múltiples veces y dos opciones de encapsulado anunciadas: un STQFN de 1,6 mm × 1,6 mm y un WLCSP de 1,155 mm × 1,155 mm. Los próximos dispositivos WLCSP ocuparán aproximadamente 1,33 mm², cerca de un 48% menos área que la opción STQFN.

El SLG46801 integra dos comparadores analógicos de alta velocidad, lógica configurable, contadores, retardos y osciladores. Su hoja de datos preliminar especifica un rango de alimentación de 1,71 V a 5,5 V tanto para funcionamiento como para programación. I²C proporciona acceso para la reprogramación en sistema, lo que permite cambiar las configuraciones compatibles de lógica y temporización después del despliegue. El uso compartido dinámico anunciado de las funciones GPIO e I²C también ayuda en diseños con disponibilidad limitada de pines.

Los nuevos dispositivos SLG46801 también permiten programación múltiple, lo que significa que un dispositivo podría reconfigurarse sobre la marcha durante el funcionamiento. Para una interfaz de sensor, la reprogramabilidad puede respaldar una validación de eventos o un comportamiento de control revisados sin sustituir componentes.

La selección de WLCSP debe incluir una revisión del patrón de tierras recomendado, la geometría de la máscara de soldadura, las reglas de enrutamiento y la capacidad de ensamblaje. Los ingenieros pueden evaluar ahora la arquitectura de la interfaz y usar la documentación del encapsulado de producción para finalizar el layout. Los mayores ahorros de área provienen de consolidar primero la interfaz y, después, seleccionar el encapsulado más pequeño que la placa y el proceso de ensamblaje puedan soportar.

Use GreenPAK para interfaces de control analógico compactas

Los controladores de reinicio y de activación/reposo son ejemplos prácticos de la consolidación de interfaces analógicas descrita anteriormente, pero por supuesto hay muchas otras aplicaciones de sensado analógico que ofrecen oportunidades de consolidación. La supervisión de alimentación, la detección de umbrales, la validación de eventos y la temporización de reinicio pueden compartir un solo dispositivo GreenPAK, reduciendo los CI independientes y las interconexiones necesarias alrededor de un procesador host.

Los comparadores integrados en chip detectan condiciones analógicas, mientras que las LUT, flip-flops y contadores configurables determinan cuándo activar un reinicio, habilitar un circuito o despertar al host. Estas funciones de hardware pueden operar sin un lazo de control de firmware independiente, lo que permite que el procesador permanezca en reposo hasta que un evento validado requiera su atención.

Las herramientas de desarrollo Go Configure permiten a los ingenieros configurar estas funciones según los requisitos de su aplicación. La selección del dispositivo debe tener en cuenta los recursos analógicos requeridos, el comportamiento de temporización y los pines disponibles antes de elegir el encapsulado. El SLG46801 añade reprogramabilidad en sistema para cambios de configuración compatibles, al tiempo que extiende este enfoque de integración a WLCSP.

Para obtener más información, eche un vistazo a los componentes GreenPAK y a los ejemplos de referencia.

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