GreenPAK vs. AnalogPAK vs. Power GreenPAK: Qual è la differenza?

Ormai, i lettori delle risorse di Altium avranno notato che sosteniamo la linea di prodotti GreenPAK per architetti di sistema, ingegneri elettrici e progettisti PCB. I componenti GreenPAK possono essere considerati processori mixed-signal per uso generale, nei quali le parti analogiche e digitali dei componenti sono programmabili. La programmazione viene impostata inizialmente quando il dispositivo viene configurato, oppure le impostazioni possono essere modificate tramite comunicazione sull’interfaccia I²C di questi componenti.

Esistono altre due linee di prodotti con capacità simili che offrono anche la possibilità di programmare e sviluppare un ASIC personalizzato partendo da una piattaforma programmabile. Si tratta di AnalogPAK e Power GreenPAK. In questo articolo esamineremo queste ulteriori linee di prodotti con processori mixed-signal programmabili.

Approccio all’elaborazione mixed-signal in GreenPAK

La linea di prodotti GreenPAK è costituita da un insieme di circuiti integrati e strumenti software per programmare le funzionalità on-chip. La struttura di questi chip è simile a quella della logica programmabile standard per sistemi digitali, ma è estesa per includere blocchi analogici configurabili sul chip. Ad esempio, gli elementi di logica digitale possono essere utilizzati per elaborare valori quantizzati provenienti da elementi analogici sullo stesso chip usando il Go Configure Software Hub.

Gli utenti possono realizzare sul chip un front-end analogico personalizzato, flussi di conversione digitale ed elaborazione dati con i seguenti componenti integrati:

• Tabelle di lookup configurabili, flip-flop, latch e logica a macchina a stati
• Contatori, timer, ritardi programmabili, rilevatori di fronte e risorse PWM
• Oscillatori interni, divisori di clock e risorse di instradamento del clock
• Comparatori analogici, riferimenti di tensione e macrocelle analogiche dipendenti dal dispositivo
• Reset all’accensione, rilevamento della tensione, rilevamento della temperatura e funzioni di supervisione
• GPIO configurabili, traslazione di livello e comunicazione I²C
• Memoria di configurazione non volatile e interconnessioni a matrice programmabili

Si tratta di un insieme di blocchi di base per l’elaborazione mixed-signal semplice e altamente adattabile. Quindi, cosa succede quando lo estendiamo a ulteriori componenti on-chip? È qui che entrano in gioco AnalogPAK e Power GreenPAK.

AnalogPAK

AnalogPAK estende l’architettura GreenPAK con risorse analogiche programmabili per condizionamento del segnale, conversione, calibrazione e controllo. A seconda del dispositivo selezionato, queste risorse possono includere amplificatori operazionali, comparatori, riferimenti di tensione, interruttori analogici, reostati digitali, amplificatori, ADC e funzioni matematiche.

La matrice configurabile collega questi blocchi analogici alla logica digitale, alle risorse di temporizzazione, ai GPIO e alle interfacce di comunicazione. Questo consente agli ingegneri di realizzare catene di segnale compatte che combinano elaborazione analogica e processi decisionali digitali all’interno di un unico dispositivo programmabile.

Le applicazioni tipiche di AnalogPAK includono:

• Guadagno programmabile e correzione dell’offset
• Eccitazione dei sensori e condizionamento del segnale
• Multiplexing analogico
• Conversione e calibrazione dei dati
• Controllo ad anello chiuso

Diagramma a blocchi di AnalogPAK per SLG47004

Il vantaggio principale è il consolidamento funzionale. AnalogPAK può sostituire diversi componenti analogici e logici separati sul PCB, mantenendo al tempo stesso la possibilità di modificare soglie, guadagni, temporizzazioni e modalità operative tramite configurazione.

La selezione del dispositivo dovrebbe iniziare da intervallo di ingresso, accuratezza, larghezza di banda, rumore, risoluzione di conversione, numero di canali e requisiti di calibrazione. Gli ingegneri dovrebbero anche verificare il comportamento rispetto a temperatura, variazioni dell’alimentazione e tolleranze di produzione prima di finalizzare la configurazione. Questa verifica evita che sostituzioni tardive dei componenti impongano modifiche all’architettura di elaborazione analogica prevista.

Power GreenPAK

Power GreenPAK combina la logica GreenPAK configurabile con risorse integrate di gestione dell’alimentazione. A seconda del dispositivo selezionato, queste risorse possono includere LDO a basso rumore, load switch, monitoraggio della tensione, limitazione di corrente, controlli di sequencing e funzioni di protezione specifiche del dispositivo.

Timer interni, logica, GPIO e risorse I²C consentono agli ingegneri di coordinare avvio, arresto, temporizzazione di abilitazione, risposte ai guasti e stati operativi a basso consumo. Questo può sostituire diversi dispositivi discreti di controllo dell’alimentazione con un unico componente programmabile.

Le funzioni tipiche di Power GreenPAK includono:

• Avvio multi-rail e sequenziamento di spegnimento
• Ritardi di abilitazione programmabili
• Controllo dei load switch
• Regolazione della tensione
• Rilevamento guasti e protezione
• Controllo degli stati a basso consumo

Esempio di diagramma a blocchi per il load switch configurabile SLG51000.

Il vantaggio principale è la riduzione della complessità della gestione dell’alimentazione. Power GreenPAK può consolidare sul PCB le funzioni di regolazione, distribuzione, monitoraggio e controllo, consentendo al tempo stesso agli ingegneri di modificare la temporizzazione e il comportamento del sistema senza riprogettare l’intera architettura di alimentazione.

La selezione del dispositivo dovrebbe tenere conto di corrente di uscita, tensione di dropout, rumore in uscita, PSRR, risposta ai transitori, limiti termici e requisiti di sequencing. Gli ingegneri dovrebbero inoltre verificare la temporizzazione di avvio, il recupero dai guasti, le transizioni tra stati di alimentazione e il carico nel caso peggiore prima di rilasciare la configurazione per la produzione. Questa revisione garantisce che il comportamento programmato rimanga valido rispetto a variazioni dell’alimentazione, temperatura e condizioni di carico previste.

Confronto tra i prodotti GreenPAK

La famiglia di prodotti corretta dipende dalle funzioni che devono essere integrate. GreenPAK standard si occupa di logica, temporizzazione e controllo mixed-signal di base. AnalogPAK aggiunge risorse per l’elaborazione dei segnali analogici, mentre Power GreenPAK aggiunge funzioni integrate di gestione e distribuzione dell’alimentazione.

Alla base, questi prodotti GreenPAK sono tutti componenti programmabili con blocchi digitali e analogici personalizzabili. L’architettura del dispositivo consente a un singolo dispositivo di sostituire ciò che altrimenti richiederebbe più circuiti discreti in package diversi, e la loro configurazione viene scritta direttamente in una NVM on-chip. Questi componenti sono molto compatti e offrono comunque flessibilità nel numero di I/O grazie a più opzioni di package.

Gli strumenti di sviluppo di Renesas GreenPAK offrono ai progettisti la possibilità di sviluppare IC digitali, analogici o mixed-signal completamente personalizzati. Questi processori mixed-signal programmabili consentono il consolidamento di funzioni presenti nei circuiti di gestione del clock e del segnale, permettendo sistemi più piccoli ed efficienti. Per saperne di più, dai un’occhiata ai componenti GreenPAK e agli esempi di riferimento.

Per saperne di più, dai un’occhiata ai componenti GreenPAK e agli esempi di riferimento.

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