ЛЕГО на кристалле

Совершенствование технологий производства электронных компонентов сильно облегчило жизнь разработчика электроники. Микросхемы становятся все меньше, сложнее и мощнее, а возможность конфигурирования и отладки программируемых схем (таких, как ПЛИС, микроконтроллеры) на компьютере, не занимаясь перепаиванием реальных схем, упростила процесс разработки цифровых изделий на порядки. Однако аналоговая электроника в этом отношении пока что отстаёт. Конечно, на рынке есть богатейший выбор микросхем на все случаи жизни, но всегда можно придумать ситуацию, когда доступные компоненты не подходят.

Современная электроника становится все меньше в размерах и функционально насыщеннее. За это приходится расплачиваться сложностью монтажа миниатюрных компонентов. Хорошо, если есть микросхемы, сочетающие все необходимые функции в одном или двух-трёх корпусах. Но если функции, которые реализует схема изделия, отличаются от стандартных, заложенных в серийную элементную базу, число корпусов на плате (а следовательно, и её размер, и потребление) увеличится.

Для таких случаев компания Silego предлагает очень удобное решение – однократно программируемые микросхемы, внутри которых из стандартных блоков -"кубиков" можно создать нужную аналогово-цифровую схему. Например, микросхема SLG46400 (второе поколение GreenPAK, см. таблицу и рис.1) содержит:

  • восьмибитный АЦП последовательного приближения;
  • блок сброса при включении питания (рower-on reset);
  • источник опорного напряжения;
  • генератор синусоидального сигнала;
  • четыре счётчика/блока задержки;
  • четыре D-триггера;
  • три цифровых компаратора или ШИМ;
  • два аналоговых компаратора;
  • 11 комбинационных таблиц преобразования (LUT);
  • интерфейс SPI (ведомый);
  • конфигурируемые порты ввода/вывода;
  • блок задержки на 20, 40, 60, 80 нс;
  • блок конвейерной задержки.

Структура программируемой микросхемы SLG46400

Рис.1. Структура программируемой микросхемы SLG46400

На основе этих блоков можно создать множество схем, например, контроллера заряда батарей, оптического энкодера, ШИМ-управления светодиодами, вентиляторами, моторами и т.д. Создание конфигурации микросхемы и её отладка  выполняются с помощью удобного программного обеспечения методом "рисования" схемы; знания языков программирования не требуется!

При этом размеры 12-выводного корпуса микросхемы всего 2,5x2,5 мм (рис.2), напряжение питания – 1,8-5 В, а потребление микросхемы не превышает 1 мА, что делает её отличным выбором для экономичных мобильных устройств.

Микросхемы GreenPAK третьего поколения имеют в составе дополнительные "кубики" ­–  блоки комбинационной логики и "мягкого" включения питания с управляющим MOSFET, но лишены некоторых возможностей второго поколения.

Микросхемы серии GreenPAK

Рис.2. Микросхемы серии GreenPAK

Таблица. Состав микросхем GreenPAK второго и третьего поколений

Микросхема

SLG46400V

SLG46110V

SLG46116V

SLG46117V

SLG46120V

SLG46721V

SLG46722V

Число выводов/ GPIO

12/10

12/8

14/7

14/7

12/10

20/18

20/18

Восьмибитный АЦП посл. прибл.

Аналоговые/цифровые компараторы

2/2

2/3

2/0

2/0

2/0

4/0

 

Источник опорного напряжения

LUT

Всего

11

4

4

4

5

9

15

Двухбитные

4

2

2

2

1

2

5

Трехбитные

6

2

2

2

4

7

9

Четырехбитные

1

1

Комбинационные ячейки

Всего

6

6

6

11

9

2

D-тригг./защёлка/2-б. LUT

2

2

2

4

4

1

D-тригг./защёлка/3-б. LUT

2

2

2

4

2

1

Конвейерная задержка/3-б. LUT

1

1

1

1

1

Счётчик/задержка/ 3-б. LUT

Счётчик/задержка/4-б. LUT

1

1

1

2

2

ШИМ

3

Счётчик/задержка

4

3

3

3

2

5

8

D-триггер/защёлка

4

6

Трехвыводная конвейерная задержка, ступеней

12

8

8

8

8

16

16

Программируемая задержка

Внутренний генератор

"Мягкий" старт

P-FET

P-FET

­–

Интерфейс

SPI

Размеры корпуса, мм

2,5×2,5

1,6×1,6

1,6×2,5

1,6×2,5

1,6×1,6

2×3

2×3

О компании

Silego Technologies, Inc – компания, не имеющая собственного производства (fabless), чья деятельность сосредоточена на разработке конфигурируемых смешанных (аналого-цифровых) микросхем. Цель компании – дать разработчикам возможность интегрировать 20 компонентов за 20 минут, потратив на это всего 20 центов.

Компания базируется в городе Санта-Клара (Калифорния, США) и на Тайване.  Дополнительные центры разработки и технологий находятся в Китае, Корее и Украине.