到目前为止,阅读过 Altium 资料的读者应该已经注意到,我们一直向系统架构师、电气工程师和 PCB 设计师推荐 GreenPAK 产品线。GreenPAK 元件可视为通用型混合信号处理器,其模拟和数字部分都可编程。编程可在器件配置时初始设定,也可以通过这些元件上的 I²C 接口通信来更改设置。
此外,还有另外两条具备类似能力的产品线,同样支持在可编程平台基础上进行编程和开发定制 ASIC,它们分别是 AnalogPAK 和 Power GreenPAK。本文将介绍这两条额外的可编程混合信号处理器产品线。
GreenPAK 产品线由一组集成电路和用于编程片上功能的软件工具组成。这些芯片的结构类似于数字系统中的标准可编程逻辑,但进一步扩展,加入了片上可配置模拟模块。例如,可借助 Go Configure Software Hub,使用数字逻辑单元处理来自同一芯片上模拟单元的量化数值。
用户可利用以下内置组件,在芯片上构建自定义的模拟前端、数字转换和数据处理流程:
这是一套基础而高度灵活的混合信号处理构建模块。那么,当我们将其扩展到更多片上组件时,会发生什么?这正是 AnalogPAK 和 Power GreenPAK 发挥作用的地方。
AnalogPAK 在 GreenPAK 架构基础上扩展了用于信号调理、转换、校准和控制的可编程模拟资源。根据所选器件的不同,这些资源可包括运算放大器、比较器、电压基准、模拟开关、数字可变电阻、放大器、ADC 以及数学功能。
可配置矩阵可将这些模拟模块连接到数字逻辑、定时资源、GPIO 和通信接口。这使工程师能够在单个可编程器件内部构建紧凑的信号链,将模拟处理与数字决策结合起来。
AnalogPAK 的典型应用包括:
的 AnalogPAK 框图主要优势在于功能整合。AnalogPAK 可以替代 PCB 上多个独立的模拟和逻辑器件,同时仍保留通过配置修改阈值、增益、时序和工作模式的能力。
器件选型应从输入范围、精度、带宽、噪声、转换分辨率、通道数量和校准要求入手。工程师还应在最终确定配置前,验证器件在温度变化、电源波动和生产公差条件下的表现。这种验证可避免后期元件替换迫使既定模拟处理架构发生变化。
Power GreenPAK 将可配置 GreenPAK 逻辑与集成电源管理资源结合在一起。根据所选器件的不同,这些资源可包括低噪声 LDO、负载开关、电压监测、限流、时序控制以及器件特定的保护功能。
内部定时器、逻辑、GPIO 和 I²C 资源使工程师能够协调启动、关断、使能时序、故障响应和低功耗工作状态。这可用一个可编程元件替代多个分立电源控制器件。
Power GreenPAK 的典型功能包括:
SLG51000 可配置负载开关的示例框图。
其主要优势在于降低电源管理复杂度。Power GreenPAK 可以整合 PCB 上的稳压、配电、监测和控制功能,同时让工程师无需重新设计完整的电源架构即可修改时序和系统行为。
器件选型应考虑输出电流、压差电压、输出噪声、PSRR、瞬态响应、热限制和时序要求。工程师还应在配置投入生产前,验证启动时序、故障恢复、电源状态切换以及最坏情况下的负载条件。此类审查可确保已编程的行为在电源波动、温度变化和预期负载条件下仍然有效。
正确的产品系列取决于必须集成哪些功能。标准 GreenPAK 适用于逻辑、时序和基础混合信号控制。AnalogPAK 增加了模拟信号处理资源,而 Power GreenPAK 增加了集成式电源管理和配电功能。
产品系列 | 主要可编程资源 | 最适合的功能 |
标准 GreenPAK | 逻辑宏单元、计数器、延迟、振荡器、模拟比较器、GPIO 以及与器件相关的监控资源 | 胶合逻辑、时序控制、复位、阈值检测、简单时序控制和硬件状态机 |
AnalogPAK | 带有运算放大器、可变电阻、模拟开关、基准源、比较器以及与器件相关的 ADC、DAC 或 PGA 资源的 GreenPAK 逻辑 | 传感器接口、可编程增益、可调滤波、校准、模拟多路复用和数据转换 |
Power GreenPAK | 带有集成 LDO、负载开关、时序控制、监测和保护资源的 GreenPAK 逻辑 | 多路电源控制、配电、启动时序、关断控制和故障处理 |
从本质上看,这些 GreenPAK 产品都是带有可定制数字和模拟模块的可编程元件。其器件架构允许单个器件替代原本需要多个不同封装分立电路才能实现的功能,并且其配置可直接写入片上 NVM。这些元件非常紧凑,同时还通过多种封装选项提供灵活的 I/O 数量。
Renesas GreenPAK 的开发工具使设计人员能够开发完全定制的数字、模拟或混合信号 IC。这些可编程混合信号处理器能够整合时钟和信号管理电路中的功能,从而实现更小巧、更高效的系统。要了解更多信息,请查看 GreenPAK 元件和参考示例。
要了解更多信息,请查看 GreenPAK 元件和参考示例。
无论您需要构建可靠的电力电子系统还是先进的数字系统,都可以使用 Altium 提供的完整 PCB 设计功能和世界一流的 CAD 工具来实现您的 GreenPAK 解决方案。Altium 提供全球领先的电子产品开发平台,配备业界卓越的 PCB 设计工具以及面向先进设计团队的跨学科协作功能。 立即联系 Altium 专家!