A menor interface analógica do mundo — construída com GreenPAK
At a Glance
Veja como o GreenPAK reduz a área da PCB da interface analógica e como o próximo SLG46801 combina encapsulamento WLCSP com reprogramabilidade no sistema.
Interfaces analógicas pequenas frequentemente consomem mais área de PCB do que seus esquemáticos sugerem. Um detector de limiar de sensor pode exigir comparadores, circuitos de temporização, um latch e lógica para gerar uma interrupção ou sinal de controle. Cada componente adiciona sua própria pegada, folga de posicionamento e roteamento. Em um módulo vestível ou sensor compacto, esses circuitos de suporte competem com a bateria, a antena e os recursos mecânicos por espaço.
O GreenPAK reduz essa área ao combinar detecção analógica, temporização e lógica configurável em um único encapsulamento pequeno. Isso permite que os engenheiros consolidem uma função inteira de interface, incluindo o circuito que qualifica um evento analógico antes que o host responda. Os dispositivos GreenPAK existentes já suportam essa abordagem em encapsulamentos que ocupam apenas alguns milímetros quadrados, enquanto o futuro SLG46801 adiciona uma opção WLCSP menor e reprogramabilidade no sistema.
Integração de Interface Analógica
Considere uma interface de sensor que afirma uma interrupção quando sua saída excede um limiar por uma duração especificada. Uma implementação discreta poderia usar um comparador, temporizador e lógica que combina o evento qualificado com um sinal de habilitação. Um latch pode reter o evento até que o host o reconheça. Dispositivos GreenPAK com recursos adequados podem implementar essas funções por meio de seus comparadores internos, contadores, LUTs e flip-flops.
Esse tipo de consolidação vai além de uma interface de sensor com latch. Exemplos incluem detectar um limiar de alimentação, qualificar um alarme de sensor ou habilitar outro circuito após um atraso.
A integração também remove conexões entre componentes da PCB. As saídas dos comparadores e os sinais de temporização podem trafegar pela matriz interna de conexões, reduzindo o número de trilhas roteadas ao redor da interface do sensor. Isso dá ao projetista mais liberdade para manter as entradas analógicas, incluindo sinais de baixa SNR, separadas de fontes de ruído na PCB.
Tamanhos de Encapsulamento GreenPAK Existentes
Vários dispositivos GreenPAK existentes demonstram quanta funcionalidade cabe em um encapsulamento pequeno. Três exemplos são apresentados abaixo, com tamanho mínimo de encapsulamento sem terminais (STQFN) de 1,6 mm × 1,6 mm. Dispositivos com funções analógicas ou de potência adicionais permanecem compactos, permitindo que a seleção do encapsulamento siga os requisitos do circuito.
Dispositivo de exemplo | Opção de encapsulamento pequeno | Área do corpo do encapsulamento | Recursos integrados relevantes |
SLG46120 | STQFN de 1,6 mm × 1,6 mm | 2,56 mm² | Dois comparadores, lógica, contadores e atrasos |
SLG46116 | STQFN de 1,6 mm × 2,5 mm | 4,00 mm² | Dois comparadores, lógica, temporização e uma chave de potência de canal P |
SLG46620 | TQFN de 2,0 mm × 3,0 mm | 6,00 mm² | Seis comparadores, um ADC SAR de 8 bits, dois DACs e lógica |
Como exemplo de comparação, suponha que um front-end analógico exija CIs separados de comparador, temporizador e lógica, cada um ocupando um encapsulamento de 2 mm × 2 mm; sua área corporal combinada é de 12 mm². Consolidar funções equivalentes em um dispositivo GreenPAK de 1,6 mm × 1,6 mm reduziria essa área para 2,56 mm², ou aproximadamente 79% de redução na área da placa.
Antes de optar pelo menor encapsulamento, verifique:
- Se a faixa de entrada do comparador corresponde à seleção da tensão de alimentação e determine a histerese/o tempo de resposta em relação aos requisitos do sensor.
- Pinos disponíveis e atribuições de macrocélulas para a interface completa.
- Tolerância de temporização, comportamento de inicialização, carga de saída e requisitos de montagem.
SLG46801 em WLCSP
O futuro SLG46801 amplia essa abordagem de integração com memória multi-time programmable e duas opções de encapsulamento anunciadas: um STQFN de 1,6 mm × 1,6 mm e um WLCSP de 1,155 mm × 1,155 mm. Os futuros dispositivos WLCSP ocuparão aproximadamente 1,33 mm², cerca de 48% menos área do que a opção STQFN.
O SLG46801 integra dois comparadores analógicos de alta velocidade, lógica configurável, contadores, atrasos e osciladores. Seu datasheet de prévia especifica uma faixa de alimentação de 1,71 V a 5,5 V tanto para operação quanto para programação. O I²C fornece acesso para reprogramação no sistema, permitindo que configurações suportadas de lógica e temporização sejam alteradas após a implantação. O compartilhamento dinâmico anunciado das funções de GPIO e I²C também ajuda em projetos com disponibilidade limitada de pinos.
Os novos dispositivos SLG46801 também permitem multiprogramabilidade, o que significa que um dispositivo pode ser reconfigurado dinamicamente durante a operação. Para uma interface de sensor, a reprogramabilidade pode dar suporte à revisão da qualificação de eventos ou do comportamento de controle sem substituir componentes.
A seleção de WLCSP deve incluir uma análise do padrão de land recomendado, da geometria da máscara de solda, das regras de roteamento e da capacidade de montagem. Os engenheiros podem avaliar a arquitetura da interface agora e usar a documentação do encapsulamento de produção para finalizar o layout. A maior economia de área vem de consolidar primeiro a interface e, depois, selecionar o menor encapsulamento que a placa e o processo de montagem possam suportar.
Use GreenPAK para Interfaces Compactas de Controle Analógico
Controladores de reset e wake-sleep são exemplos práticos da consolidação de interface analógica descrita acima, mas é claro que há muitas outras aplicações de sensoriamento analógico que oferecem oportunidades de consolidação. Monitoramento de alimentação, detecção de limiar, qualificação de eventos e temporização de reset podem compartilhar um único dispositivo GreenPAK, reduzindo os CIs separados e as interconexões necessárias ao redor de um processador host.
Comparadores on-chip detectam condições analógicas, enquanto LUTs configuráveis, flip-flops e contadores determinam quando afirmar um reset, habilitar um circuito ou despertar o host. Essas funções de hardware podem operar sem um loop de controle de firmware separado, permitindo que o processador permaneça em suspensão até que um evento qualificado exija sua atenção.
As ferramentas de desenvolvimento Go Configure permitem que os engenheiros configurem essas funções de acordo com os requisitos de sua aplicação. A seleção do dispositivo deve considerar os recursos analógicos necessários, o comportamento de temporização e os pinos disponíveis antes da escolha do encapsulamento. O SLG46801 adiciona reprogramabilidade no sistema para alterações de configuração suportadas, ao mesmo tempo em que estende essa abordagem de integração ao WLCSP.
Para saber mais, confira os componentes GreenPAK e exemplos de referência.
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