如何减小PCB尺寸？看看基于GreenPAK的可配置混合逻辑IC设计

只看该作者 · 2021-12-21 13:03

本帖最后由诺蔓底于 2021-12-21 20:47 编辑

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基于GreenPAK的可配置混合逻辑IC设计——窗口比较器设计

一、GreenPAK 简介
Dialog Semiconductor的GreenPAK是一个平台，包含可配置数模混合IC，开发工具，和硬件开发，可自由搭配各种功能，类似原理图的操作界面，硬件工程师可以独立完成，自带各种波形发生器和仿真功能，可以直接验证功能是否正确。类似于在面包板放置有固定功能的IC或模块组成一个新功能的组件。听着挺高端，去官网多了解了些。GreenPAK里面的资源有很多，什么计数器、LDO、比较器、电压基准、DCDC、ADC、MOSFET、温度传感器、I2C接口、SPI接口等，更强大的是，它内部拥有有限状态机、查找表、DFF，拥有了部分FPGA的组成单元。据官方所述，GreenPAK IC可替代状态机、ADC/DAC、逻辑IC、时钟IC、看门狗、比较器、电平转换还有MOSFET，可以在这些功能中自由组合搭配使用。封装很小，最小的只有1210，所以它提供了一种显著降低PCB尺寸，BOM成本和设计时间的方法，为系统级电路设计人员面临的许多常见问题提供小型、成本友好且个性化的解决方案。因此，GreenPAK可以添加到大多数行业的几乎任何的应用中，应用范围非常之广。
二、GreenPAK 设计实操
GreenPAK的功能这么强大，兴奋地下载安装了开发环境，先研究一番，搭建电路，仿真一下。（下载器比较贵，暂不进行硬件实测）。GreenPAK开发环境如下图1所示。我们来设计一个窗口比较器。在一个利用电池或者超级电容等存储型电源来供电的设计中，窗口比较器是必须的，通过监测电池电压，设备可以在低电池电量下停止使用不必要的资源，以防止造成设备的永久性损坏。

图1 开发环境图标

打开软件，进入主界面，默认是Welcome（欢迎）界面，我们可以从左侧选择Develop（开发）、Demo（样例）。这里我们选择Develop（开发）。进入开发界面，如图2所示。

图2 Welcome（欢迎）界面

在该设计中，只需要选择带ACMP的GreenPAK IC即可。我们选择器件型号SLG47105V，然后会有器件参数设置弹窗，如图3所示。

图3 器件参数设置

参数设置完成后，进入主设计界面，如图4所示。工具栏包含了走线、删除走线、标签、删除标签、规则检查、调试等。

图4 设计界面

右侧是器件内包含的硬件资源，有电源引脚、IO口、模拟比较器、组合功能部件等，设计时需要放置哪些资源就勾选哪些，将器件移动到适当位置。如图5所示。

图5 放置器件

将各部件放置完成后，需要对各个部件的参数进行设置（也可以放置一个部件，设置一个）。我们将配置IO口，如图6所示。

图6 配置IO口

配置比较器ACMP2L的IN- source和IN+ gain选项，以满足窗口需要的高侧阈值，重复步骤1配置比较器 ACMP3L，以满足窗口需要的低侧阈值，将ACMP3L的IN+ source配置为ACMP2L IN+ source，使得比较的是同一个输入源。如图7、图8所示。

图7　配置比较器ACMP2L

图8　配置比较器ACMP3L

组合功能部件配置，添加 LUT 逻辑使得当窗口低侧阈值的比较器输出低或者高侧阈值的比较器输出高时，触发中断如图9所示。

图9 组合功能部件逻辑设置

每个器件右键还可以设置其方向、添加或删除说明标签，多器件可以对齐操作等。我们将各个器件添加标签，如图10所示。

图10 添加器件标签

器件参数设置好以后，部分接线是直接连接了的，我们用走线工具将器件连接，完成图如图11所示。

图11 完成设计图

设计完成电路图后，需要对其进行规则检查，如下图12左侧图标，单击，下面会显示检查结果。没有错误就可以仿真了，图12右侧图标。

图12 规则检查与调试

单击Debug，进入调试界面，点击Add Probe，在需要观察处添加测试探针。右侧设置显示结果的结束时间、时间步长等，如图13所示。

图13 仿真设置

完成后点击Start simulation进入显示结果界面，波形如图14、图15所示。

图14 仿真结果显示1

图15 仿真结果显示2

由波形图可以看出，当PIN18脚输入电压超过3V且小于3.6V时，CMP 3L开始输出1（高逻辑），CMP 2L输出0（低逻辑），根据LUT0真值表，其输出为0，PIN17脚输出为0。当PIN18脚输入电压超过3.6V时，CMP 3L开始输出1（高逻辑），CMP 2L输出1（高逻辑），根据LUT0真值表，其输出为1，PIN17脚输出为1。由于PIN18脚输入电压超过3.6V且小于3V这个情况不存在，所以LUT0真值表中输出为常态1。继而窗口比较器的设计就完成了。

有硬件可以将程序植入，该芯片就实现了你想要的功能。可以想象，一块电路板上用四个同型号芯片，分别植入窗口比较器程序、看门狗程序、译码器程序、分频器程序，乍一看根本不知道哪个芯片是什么功能，因此，GreenPAK的应用将利于电路系统的保密。当然自己一定要记录好编号，不然自己都不知道是什么功能了。

有兴趣的小伙伴可以去官网了解下，Dialog官网：https://www.dialog-semiconductor.com/