La plus petite interface analogique au monde, conçue avec GreenPAK

Les petites interfaces analogiques occupent souvent plus de surface sur le PCB que ne le laisse penser leur schéma. Un détecteur de seuil pour capteur peut nécessiter des comparateurs, un circuit de temporisation, une bascule de verrouillage et de la logique pour générer une interruption ou un signal de commande. Chaque composant ajoute sa propre empreinte, ses contraintes de placement et son routage. Dans un module capteur portable ou compact, ces circuits de support se disputent l’espace avec la batterie, l’antenne et les éléments mécaniques.

GreenPAK réduit cette surface en combinant la détection analogique, la temporisation et la logique configurable dans un seul petit boîtier. Cela permet aux ingénieurs de regrouper une fonction d’interface complète, y compris le circuit qui valide un événement analogique avant que l’hôte ne réagisse. Les dispositifs GreenPAK existants prennent déjà en charge cette approche dans des boîtiers n’occupant que quelques millimètres carrés, tandis que le futur SLG46801 ajoute une option WLCSP plus petite ainsi qu’une reprogrammation en système.

Intégration d’interface analogique

Prenons le cas d’une interface capteur qui active une interruption lorsque sa sortie dépasse un seuil pendant une durée spécifiée. Une implémentation discrète pourrait utiliser un comparateur, un temporisateur et une logique combinant l’événement validé avec un signal d’activation. Une bascule peut conserver l’événement jusqu’à ce que l’hôte l’acquitte. Les dispositifs GreenPAK disposant de ressources adaptées peuvent implémenter ces fonctions grâce à leurs comparateurs internes, compteurs, LUT et bascules.

Ce type de consolidation va au-delà d’une simple interface capteur à verrouillage. On peut par exemple détecter un seuil d’alimentation, valider une alarme de capteur ou activer un autre circuit après un délai.

L’intégration supprime également les connexions intercomposants sur le PCB. Les sorties de comparateur et les signaux de temporisation peuvent circuler via la matrice de connexion interne, réduisant le nombre de pistes à router autour de l’interface capteur. Cela donne au concepteur davantage de liberté pour maintenir les entrées analogiques, y compris les signaux à faible SNR, à l’écart des sources de bruit sur le PCB.

Tailles de boîtier GreenPAK existantes

Plusieurs dispositifs GreenPAK existants montrent combien de fonctionnalités peuvent tenir dans un petit boîtier. Trois exemples sont donnés ci-dessous, avec une taille minimale de boîtier sans broches (STQFN) de 1,6 mm × 1,6 mm. Les dispositifs dotés de fonctions analogiques ou de puissance supplémentaires restent compacts, ce qui permet de choisir le boîtier en fonction des exigences du circuit.

À titre de comparaison, supposons qu’une interface analogique nécessite des CI séparés pour le comparateur, la temporisation et la logique, chacun occupant un boîtier de 2 mm × 2 mm ; leur surface totale est alors de 12 mm². En regroupant des fonctions équivalentes dans un dispositif GreenPAK de 1,6 mm × 1,6 mm, cette surface serait réduite à 2,56 mm², soit une réduction d’environ 79 % de la surface de carte.

Avant de retenir le plus petit boîtier, vérifiez :

• l’adéquation de la plage d’entrée du comparateur avec la tension d’alimentation choisie, et l’hystérésis/le temps de réponse par rapport aux exigences du capteur.
• Le nombre de broches disponibles et l’affectation des macrocells pour l’interface complète.
• La tolérance de temporisation, le comportement au démarrage, la charge de sortie et les exigences d’assemblage.

SLG46801 en WLCSP

Le futur SLG46801 étend cette approche d’intégration avec une mémoire programmable plusieurs fois et deux options de boîtier annoncées : un STQFN de 1,6 mm × 1,6 mm et un WLCSP de 1,155 mm × 1,155 mm. Les futurs dispositifs WLCSP occuperont environ 1,33 mm², soit environ 48 % de surface en moins que l’option STQFN.

Le SLG46801 intègre deux comparateurs analogiques haute vitesse, de la logique configurable, des compteurs, des délais et des oscillateurs. Sa fiche technique préliminaire spécifie une plage d’alimentation de 1,71 V à 5,5 V pour le fonctionnement comme pour la programmation. I²C fournit l’accès à la reprogrammation en système, permettant de modifier les configurations de logique et de temporisation prises en charge après le déploiement. Le partage dynamique annoncé des fonctions GPIO et I²C aide également les conceptions disposant d’un nombre limité de broches.

Les nouveaux dispositifs SLG46801 permettent également une programmation multiple, ce qui signifie qu’un dispositif pourrait être reconfiguré à la volée pendant le fonctionnement. Pour une interface capteur, la reprogrammabilité peut prendre en charge une révision de la validation d’événement ou du comportement de commande sans remplacer les composants.

Le choix du WLCSP doit inclure un examen du motif de pastilles recommandé, de la géométrie du masque de soudure, des règles de routage et de la capacité d’assemblage. Les ingénieurs peuvent évaluer l’architecture de l’interface dès maintenant et utiliser la documentation du boîtier de production pour finaliser le layout. Les gains de surface les plus importants proviennent d’abord de la consolidation de l’interface, puis du choix du plus petit boîtier compatible avec la carte et le procédé d’assemblage.

Utiliser GreenPAK pour des interfaces de commande analogiques compactes

Les contrôleurs de réinitialisation et de réveil/veille sont des exemples pratiques de la consolidation d’interface analogique décrite ci-dessus, mais il existe bien sûr de nombreuses autres applications de détection analogique offrant des possibilités de consolidation. La surveillance d’alimentation, la détection de seuil, la validation d’événement et la temporisation de réinitialisation peuvent être regroupées dans un seul dispositif GreenPAK, réduisant le nombre de CI séparés et d’interconnexions nécessaires autour d’un processeur hôte.

Les comparateurs sur puce détectent les conditions analogiques, tandis que les LUT, bascules et compteurs configurables déterminent quand déclencher une réinitialisation, activer un circuit ou réveiller l’hôte. Ces fonctions matérielles peuvent fonctionner sans boucle de contrôle firmware séparée, ce qui permet au processeur de rester en veille jusqu’à ce qu’un événement validé nécessite son attention.

Les outils de développement Go Configure permettent aux ingénieurs de configurer ces fonctions selon les besoins de leur application. Le choix du dispositif doit tenir compte des ressources analogiques requises, du comportement temporel et des broches disponibles avant de choisir le boîtier. Le SLG46801 ajoute la reprogrammation en système pour les modifications de configuration prises en charge tout en étendant cette approche d’intégration au WLCSP.

Pour en savoir plus, consultez les composants GreenPAK et les exemples de référence.

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