GreenPAK vs. AnalogPAK vs. Power GreenPAK: Jaka jest różnica?

Czytelnicy materiałów Altium zapewne już zauważyli, że jesteśmy zwolennikami linii produktów GreenPAK dla architektów systemów, inżynierów elektryków i projektantów PCB. Komponenty GreenPAK można postrzegać jako uniwersalne procesory mieszanych sygnałów, w których części analogowe i cyfrowe są programowalne. Programowanie jest ustawiane początkowo podczas konfiguracji urządzenia, a ustawienia można także zmieniać poprzez komunikację przez interfejs I²C w tych komponentach.

Istnieją jeszcze dwie inne linie produktów o podobnych możliwościach, które również oferują zdolność programowania i opracowania niestandardowego ASIC na bazie programowalnej platformy. Są to AnalogPAK i Power GreenPAK. W tym artykule przyjrzymy się tym dodatkowym liniom programowalnych procesorów mieszanych sygnałów.

Podejście do przetwarzania sygnałów mieszanych w GreenPAK

Linia produktów GreenPAK składa się z zestawu układów scalonych i narzędzi programowych do programowania funkcji dostępnych na chipie. Struktura tych układów jest podobna do standardowej logiki programowalnej dla systemów cyfrowych, ale została rozszerzona o konfigurowalne bloki analogowe na chipie. Na przykład elementy logiki cyfrowej mogą być używane do przetwarzania skwantowanych wartości z elementów analogowych na tym samym chipie przy użyciu Go Configure Software Hub.

Użytkownicy mogą tworzyć na chipie niestandardowy tor analogowy wejściowy, konwersję cyfrową i przepływy przetwarzania danych z wykorzystaniem następujących wbudowanych komponentów:

• Konfigurowalne tablice wyszukiwania, przerzutniki, zatrzaski i logika maszyn stanów
• Liczniki, timery, programowalne opóźnienia, detektory zbocza i zasoby PWM
• Wewnętrzne oscylatory, dzielniki zegara i zasoby routingu zegara
• Komparatory analogowe, źródła napięcia odniesienia i zależne od urządzenia makrokomórki analogowe
• Reset po włączeniu zasilania, detekcja napięcia, pomiar temperatury i funkcje nadzorcze
• Konfigurowalne GPIO, translacja poziomów i komunikacja I²C
• Nieulotna pamięć konfiguracji i programowalne połączenia macierzowe

Jest to podstawowy i bardzo elastyczny zestaw bloków konstrukcyjnych do przetwarzania sygnałów mieszanych. Co więc dzieje się, gdy rozszerzymy go o dodatkowe komponenty na chipie? Właśnie tutaj pojawiają się AnalogPAK i Power GreenPAK.

AnalogPAK

AnalogPAK rozszerza architekturę GreenPAK o programowalne zasoby analogowe do kondycjonowania sygnału, konwersji, kalibracji i sterowania. W zależności od wybranego urządzenia zasoby te mogą obejmować wzmacniacze operacyjne, komparatory, źródła napięcia odniesienia, przełączniki analogowe, cyfrowe reostaty, wzmacniacze, przetworniki ADC oraz funkcje matematyczne.

Konfigurowalna matryca łączy te bloki analogowe z logiką cyfrową, zasobami czasowymi, GPIO oraz interfejsami komunikacyjnymi. Umożliwia to inżynierom budowę kompaktowych łańcuchów sygnałowych, które łączą przetwarzanie analogowe z cyfrowym podejmowaniem decyzji wewnątrz jednego programowalnego urządzenia.

Typowe zastosowania AnalogPAK obejmują:

• Programowalne wzmocnienie i korekcję offsetu
• Pobudzanie czujników i kondycjonowanie sygnału
• Multipleksowanie analogowe
• Konwersję danych i kalibrację
• Sterowanie w pętli zamkniętej

Diagram blokowy AnalogPAK dla SLG47004

Główną zaletą jest konsolidacja funkcji. AnalogPAK może zastąpić kilka oddzielnych komponentów analogowych i logicznych na PCB, przy jednoczesnym zachowaniu możliwości modyfikacji progów, wzmocnień, parametrów czasowych i trybów pracy poprzez konfigurację.

Dobór urządzenia należy rozpocząć od określenia zakresu wejściowego, dokładności, pasma przenoszenia, szumu, rozdzielczości konwersji, liczby kanałów i wymagań kalibracyjnych. Inżynierowie powinni również zweryfikować zachowanie w całym zakresie temperatur, zmian zasilania i tolerancji produkcyjnych przed ostatecznym zatwierdzeniem konfiguracji. Taka weryfikacja zapobiega sytuacji, w której późne zamiany komponentów wymuszają zmiany w planowanej architekturze przetwarzania analogowego.

Power GreenPAK

Power GreenPAK łączy konfigurowalną logikę GreenPAK ze zintegrowanymi zasobami zarządzania zasilaniem. W zależności od wybranego urządzenia zasoby te mogą obejmować niskoszumowe stabilizatory LDO, przełączniki obciążenia, monitorowanie napięcia, ograniczanie prądu, sterowanie sekwencjonowaniem oraz funkcje ochronne specyficzne dla urządzenia.

Wewnętrzne timery, logika, GPIO i zasoby I²C pozwalają inżynierom koordynować uruchamianie, wyłączanie, czasy aktywacji, reakcje na błędy oraz tryby pracy o niskim poborze mocy. Dzięki temu można zastąpić kilka dyskretnych układów sterowania zasilaniem jednym programowalnym komponentem.

Typowe funkcje Power GreenPAK obejmują:

• Sekwencjonowanie uruchamiania wielu szyn zasilania i ich wyłączania
• Programowalne opóźnienia aktywacji
• Sterowanie przełącznikami obciążenia
• Regulację napięcia
• Wykrywanie usterek i ochronę
• Sterowanie stanami niskiego poboru mocy

Przykładowy diagram blokowy SLG51000 — konfigurowalnego przełącznika obciążenia.

Główną zaletą jest zmniejszenie złożoności zarządzania zasilaniem. Power GreenPAK może skonsolidować funkcje regulacji, dystrybucji, monitorowania i sterowania zasilaniem na PCB, jednocześnie umożliwiając inżynierom modyfikację parametrów czasowych i zachowania systemu bez przeprojektowywania całej architektury zasilania.

Przy doborze urządzenia należy uwzględnić prąd wyjściowy, napięcie dropout, szum wyjściowy, PSRR, odpowiedź przejściową, ograniczenia termiczne oraz wymagania dotyczące sekwencjonowania. Inżynierowie powinni również zweryfikować czasy uruchamiania, odzyskiwanie po błędach, przejścia między stanami zasilania i obciążenie w najgorszym przypadku przed przekazaniem konfiguracji do produkcji. Taki przegląd zapewnia, że zaprogramowane działanie pozostaje prawidłowe przy zmianach zasilania, temperatury i oczekiwanych warunkach obciążenia.

Porównanie produktów GreenPAK

Właściwa rodzina produktów zależy od tego, jakie funkcje muszą zostać zintegrowane. Standardowy GreenPAK obsługuje logikę, funkcje czasowe i podstawowe sterowanie sygnałami mieszanymi. AnalogPAK dodaje zasoby do analogowego przetwarzania sygnałów, natomiast Power GreenPAK dodaje zintegrowane funkcje zarządzania zasilaniem i dystrybucji zasilania.

U podstaw wszystkie te produkty GreenPAK są programowalnymi komponentami z konfigurowalnymi blokami cyfrowymi i analogowymi. Architektura urządzenia pozwala jednemu układowi zastąpić to, co w innym przypadku wymagałoby wielu dyskretnych obwodów w różnych obudowach, a ich konfiguracja jest zapisywana bezpośrednio do pamięci NVM na chipie. Komponenty te są bardzo kompaktowe, a jednocześnie oferują elastyczność pod względem liczby wejść/wyjść dzięki wielu opcjom obudów.

Narzędzia deweloperskie Renesas GreenPAK dają projektantom możliwość tworzenia w pełni niestandardowych układów scalonych cyfrowych, analogowych lub mieszanych. Te programowalne procesory mieszanych sygnałów umożliwiają konsolidację funkcji spotykanych w układach zarządzania zegarem i sygnałem, co pozwala tworzyć mniejsze i bardziej efektywne systemy. Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z komponentami GreenPAK i przykładami referencyjnymi.

Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z komponentami GreenPAK i przykładami referencyjnymi.

• Dowiedz się więcej o komponentach GreenPAK
• Zobacz rozwiązania Power GreenPAK
• Zobacz rozwiązania AnalogPAK

Niezależnie od tego, czy chcesz tworzyć niezawodną elektronikę mocy, czy zaawansowane systemy cyfrowe, skorzystaj z pełnego zestawu funkcji projektowania PCB i światowej klasy narzędzi CAD oferowanych przez Altium, aby wdrożyć swoje rozwiązania GreenPAK. Altium zapewnia wiodącą na świecie platformę do rozwoju produktów elektronicznych, wyposażoną w najlepsze w branży narzędzia do projektowania PCB oraz funkcje współpracy międzydyscyplinarnej dla zaawansowanych zespołów projektowych. Skontaktuj się z ekspertem Altium już dziś!