在這個(gè)萬物皆可數(shù)字化的時(shí)代，數(shù)字集成電路被廣泛應(yīng)用。為了將更多的功能集成到越來越小的芯片上，研發(fā)工程師需要尺寸更小，重量更輕，集成度更高，并且可定制的芯片。跟分立式的邏輯器件相比，可編程的邏輯器件正以減小PCB尺寸，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，簡化采購流程，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間等優(yōu)勢，滿足著不斷增長的客戶需求。

德州儀器(TI)近日發(fā)布的可編程邏輯器件(PLD)是德州儀器在邏輯領(lǐng)域的60年來所沉淀的技術(shù)和底蘊(yùn)下的再次創(chuàng)新。它可以一次性解決工程師面臨的三大邏輯設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，即用更少的空間實(shí)現(xiàn)更多的功能，復(fù)雜的軟件編程要求，以及適用于汽車和工業(yè)應(yīng)用的封裝選項(xiàng)和規(guī)格受限。

德州儀器的全新PLD產(chǎn)品系列提供了一種完全集成的低功耗解決方案，能夠在單個(gè)器件中集成多達(dá)40個(gè)組合和順序邏輯及模擬功能，與分立式邏輯實(shí)施方案相比，可幫助將電路板尺寸縮小高達(dá)94%，并降低系統(tǒng)成本。新PLD產(chǎn)品系列的靜態(tài)電流小于1μA，有功功率比市場上的同類器件低50%。它采用業(yè)界通用封裝，尺寸小至2.56mm2，已通過AEC Q-100認(rèn)證，溫度范圍為-40℃至125℃，適用于汽車、工業(yè)和個(gè)人電子產(chǎn)品等應(yīng)用。新PLD產(chǎn)品系列目前提供8款器件TPLD801, TPLD801-Q1, TPLD1201, TPLD1201-Q1, TPLD1202, TPLD1202-Q1.

小空間大功能

可編程邏輯器件(PLD)是一種由半導(dǎo)體材料制成的集成電路，不同于為特定目標(biāo)而設(shè)計(jì)的，無法更改的專用集成電路(ASIC)，它在制造完成后仍可以重新編程以滿足不斷變化的功能或應(yīng)用需求。由于沒有晶圓功能，PLD的生命周期也更可預(yù)測，同時(shí)它還可以解決工程師的潛在的重新設(shè)計(jì)的困擾，擁有比ASIC更快的上市時(shí)間和更簡單的設(shè)計(jì)過程。

德州儀器的新PLD產(chǎn)品的尺寸極小，它可以將10個(gè)到多達(dá)40個(gè)邏輯器件集成到單個(gè)業(yè)界通用的IC上，大幅節(jié)省電路板的面積。與分立式邏輯和競爭性技術(shù)相比，德州儀器新PLD產(chǎn)品憑借小型封裝和低至八個(gè)的引腳數(shù)量，可以將PCB空間減小90%甚至更多。而且德州儀器的汽車級PLD產(chǎn)品比最接近的市場上的同類產(chǎn)品尺寸還小了63%。同時(shí)，它還不影響常見的系統(tǒng)功能，如定時(shí)延遲、電壓監(jiān)測器、系統(tǒng)重置、電源序列器、I/O擴(kuò)展器等。該器件具有可配置的I/O結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展混合信號環(huán)境中的兼容性，減少所需的分立元件數(shù)量。所有新PLD產(chǎn)品均支持通用輸入/輸出、查找表、數(shù)字觸發(fā)器、管道延遲、濾波器和電阻-電容振蕩器。TPLD1201和TPLD1202器件還集成了模擬比較器等模擬功能，具有內(nèi)部可選電壓基準(zhǔn)選項(xiàng)和遲滯。TPLD1202具有串行外設(shè)接口、I2C、看門狗計(jì)時(shí)器和狀態(tài)機(jī)等附加功能。

此外，由于德州儀器把邏輯功能都集成到單個(gè)IC上，所以采購團(tuán)隊(duì)花費(fèi)在購買、入庫和放置的時(shí)間也會(huì)更少，從而簡化整個(gè)采購流程，幫助工程師優(yōu)化整個(gè)BOM物料清單。如下圖所示，現(xiàn)在最上面一排的五個(gè)IC都可以用TPLD1201來替換掉。

下圖的典型的CANbus仲裁分立方案的電路圖，可廣泛用在汽車應(yīng)用場合和CAN的應(yīng)用場合。我們可以看到，它由多個(gè)邏輯門組成，是相對復(fù)雜的系統(tǒng)。所以，如果使用德州儀器的新PLD產(chǎn)品就可以讓系統(tǒng)變得更加簡單。而且元件數(shù)從5個(gè)縮減到1個(gè)，無源器件數(shù)從4個(gè)減少到2個(gè)，總體面積從44.14mm2減小到2.56mm2。用一顆德州儀器PLD芯片就可以達(dá)到面積和BOM的縮減。

德州儀器(TI)邏輯產(chǎn)品系統(tǒng)經(jīng)理Jose Gonzalez解釋說：“該方案不僅非常適合需要緊湊并且需要高集成度的方案，不再需要從前的那種需要數(shù)十個(gè)分立的邏輯器件去實(shí)現(xiàn)，而且還非常適合應(yīng)用在服務(wù)器里，在這種應(yīng)用中，更多計(jì)算能力會(huì)集中在更小的面積里，所以需要尺寸更小、功耗更低的邏輯方案。”

所見即所得，分分鐘搞定從概念到原型的設(shè)計(jì)

在用CPLD或者FPGA集成邏輯元件的時(shí)候，許多工程師都會(huì)面臨復(fù)雜編程的挑戰(zhàn)。他們必須擁有一些編碼知識，了解VHDL和Verilog這類的硬件描述語言。所以，德州儀器在開發(fā)InterConnect Studio時(shí)特別考慮了這個(gè)需求，InterConnect Studio允許工程師在沒有任何編碼經(jīng)驗(yàn)的情況下去配置德州儀器的PLD器件，通過InterConnect Studio對一次性可編程（OTP）進(jìn)行永久編程來創(chuàng)建電路并配置宏單元、I/O引腳和互連。整個(gè)InterConnect Studio借助非常容易使用的GUI圖形界面，支持設(shè)計(jì)工程師輕松執(zhí)行設(shè)計(jì)IC、性能仿真、配置邏輯元件、對器件進(jìn)行編程等操作。在幾分鐘時(shí)間內(nèi)就可以完成開發(fā)和仿真，并且在很短的時(shí)間內(nèi)就可以推進(jìn)到原型設(shè)計(jì)的階段。

在演示InterConnect Studio軟件時(shí)，德州儀器(TI)邏輯產(chǎn)品系統(tǒng)經(jīng)理Jose Gonzalez介紹說：“工程師可以在左側(cè)的菜單里，通過選擇元件旁邊的“+”添加不同的器件，并且通過非常簡單的拖放可視化操作實(shí)現(xiàn)元件之間的連接，還可以在主窗口下面的菜單做進(jìn)一步的微調(diào)。整個(gè)軟件不僅包括了設(shè)計(jì)，在完成了設(shè)計(jì)電路之后，用戶還可以用ID集成仿真工具來運(yùn)行仿真，所以工程師其實(shí)很容易檢查整個(gè)器件以及電路的性能，并且在下單之前可以快速進(jìn)行修改，確保設(shè)計(jì)符合預(yù)期。只需按一下Configure TPLD按鈕就可以通過TPLD專用的編程器和評估模塊去輕松地配置器件。而如果要做一個(gè)永久的編程，在菜單里面選擇一個(gè)復(fù)選框就可以了。除了設(shè)計(jì)和仿真外，InterConnect Studio還可以將采購的流程都集成到里面。所以工程師可以直接從InterConnect Studio進(jìn)行下單的操作。”

德州儀器新PLD產(chǎn)品與德州儀器專有的InterConnect Studio工具配合使用，可以讓工程師不需要編程即可以將10個(gè)到多達(dá)40個(gè)邏輯器件集成到單個(gè)業(yè)界通用的IC上，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)分鐘之內(nèi)即可完成從概念到原型的設(shè)計(jì)！

不同封裝適配不同應(yīng)用場合

與目前市場上的同類器件相比，德州儀器新PLD產(chǎn)品具有多種的封裝選項(xiàng)和規(guī)格，非常適合應(yīng)用在汽車、工業(yè)等各種應(yīng)用中。新產(chǎn)品系列采用了四種業(yè)界通用封裝，包括超小型的引線式封裝。外形小巧，整個(gè)IC的尺寸大約為2.1mm×1.6mm，間距是0.5mm。這種引線式的小型化封裝相比于現(xiàn)有解決方案尺寸縮小了大概92%，可以滿足制造商焊接的需求。另外新PLD產(chǎn)品系列還提供Quad Flat No-Lead(QFN)封裝選項(xiàng)，支持自動(dòng)光學(xué)檢測，可確保安全性和系統(tǒng)長期可靠性。

除此之外，德州儀器的新PLD產(chǎn)品功耗比目前市場上的同類器件低50%，并且靜態(tài)電流小于1μA。這對于設(shè)計(jì)帶電池供電的終端設(shè)備來說，比如常見的電路工具、游戲控制器，是一個(gè)非常大的優(yōu)勢，它可以幫助工程師延長整個(gè)產(chǎn)品的電池壽命。

德州儀器(TI)邏輯產(chǎn)品市場經(jīng)理Luke Trowbridge表示，目前，德州儀器上市的每一款PLD都通過了AEC Q-100認(rèn)證，所以它可以直接用在汽車產(chǎn)品上，而且它還具有-40℃到125℃超寬的工作溫寬，非常適合應(yīng)用在電池管理系統(tǒng)，包括像汽車、工業(yè)、筆記本、電池檢測、電動(dòng)鋸、電動(dòng)手持工具應(yīng)用等。因?yàn)楫a(chǎn)品支持一次性的寫入，所以也可以提供更加安全可靠的設(shè)計(jì)。

如今，新PLD產(chǎn)品系列的所有8款器件均已在預(yù)量產(chǎn)的狀態(tài)，可通過TI.com官網(wǎng)進(jìn)行下單并購買。此外，德州儀器還提供通用的USB編程器、評估的模塊，用戶也可以在德州儀器官網(wǎng)下載免費(fèi)的TI InterConnect Studio工具。

“對于TI全新的TPLD器件來說，主要有三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：第一，工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)封裝，帶引線的封裝和無引腳的封裝可以適配不同場合。第二，低功耗。低至1μA的靜態(tài)電流。第三，相對以前商業(yè)級的溫寬，我們現(xiàn)在能夠提供-40℃到125℃超寬的溫度工作范圍。而對于第二個(gè)無代碼設(shè)計(jì)工具，我們的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于：第一，提供了圖形化界面GUI，通過簡單拖放的操作，相對以前需要編程的復(fù)雜流程而言，其實(shí)我們可以達(dá)到所見即所得的效果。第二，我們集成了仿真的功能，可以幫助開發(fā)人員快速評估電路的可行性?！钡轮輧x器(TI)邏輯產(chǎn)品市場經(jīng)理Luke Trowbridge總結(jié)說。