在設(shè)計(jì)中重新考慮采用單門(mén)器件
發(fā)布時(shí)間:2007/9/8 0:00:00 訪(fǎng)問(wèn)次數(shù):408
從系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀(guān)點(diǎn)看,采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯結(jié)構(gòu)做為組成單元仍將是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。微處理器,DSP,ASIC和定制電路,現(xiàn)在占據(jù)很多傳統(tǒng)上由標(biāo)準(zhǔn)邏輯功能所占有的設(shè)計(jì)位置。但是,由于采用更先進(jìn)的技術(shù)方案的成本和復(fù)雜性所致,設(shè)計(jì)人員在特定應(yīng)用中繼續(xù)采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯。
標(biāo)準(zhǔn)邏輯的一個(gè)主要應(yīng)用是把“事情連接在一起”。分立邏輯IC,通常稱(chēng)之為“膠接邏輯”(glue logic)。它們使系統(tǒng)的個(gè)別部分與其他部分的通訊更有效。簡(jiǎn)單的電路功能,如緩沖器,譯碼器和開(kāi)關(guān),其設(shè)計(jì)普及性能在繼續(xù)增加。需要膠接邏輯的實(shí)例包括電路隔離、輸入/輸出變換、電源變換、單總線(xiàn)線(xiàn)路變換。
單門(mén)邏輯器件是較大的多門(mén)器件的衍生族。最初,日本首先采用單門(mén)邏輯器件解決消費(fèi)類(lèi)電子業(yè)中的設(shè)計(jì)問(wèn)題。因?yàn)槿毡居写罅肯M(fèi)類(lèi)電子設(shè)備,所以日本的設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造一種基本結(jié)構(gòu)來(lái)支持適當(dāng)大小的門(mén)陣列和專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)的快速設(shè)計(jì)。
單門(mén)器件隨著設(shè)計(jì)人員力圖降低板大小而日益流行起來(lái)。這種器件能使設(shè)計(jì)人員恰當(dāng)?shù)匕岩粋(gè)邏輯功能以最小的實(shí)際要求放置在系統(tǒng)所需要的地方。事實(shí)上,單門(mén)器件是足夠的小,使設(shè)計(jì)人員能容易地增加一個(gè)邏輯功能來(lái)升級(jí)原有的設(shè)計(jì)而不修改主要的系統(tǒng)。單門(mén)器件也使設(shè)計(jì)人員降低功耗、噪聲和串?dāng)_。
單門(mén)器件推動(dòng)力
導(dǎo)致產(chǎn)生單門(mén)器件的推動(dòng)力是來(lái)自當(dāng)已有設(shè)計(jì)的門(mén)陣列或ASSP需要整合1位緩沖、邏輯或開(kāi)關(guān)到新設(shè)計(jì)中。往往在板上沒(méi)有足夠的地方來(lái)增加另外多門(mén)邏輯器件以便保持相同的板大小。設(shè)計(jì)人員唯一的選擇是重新設(shè)計(jì)整個(gè)芯片或在板布局上增加IC以便達(dá)到所希望的功能。
另外,公司制造的便攜設(shè)備受到日益增大的減小板大小的壓力。在未使用單門(mén)器件前,傳統(tǒng)邏輯電路的封裝大小取決于電路板如何設(shè)計(jì)和布局。
產(chǎn)品工藝平臺(tái)和電路設(shè)計(jì)密度通常限定封裝大小。例如,SSOP或TSSSOP封裝中的多門(mén)器件分別占有50和80mm2板面積。用一個(gè)小的單門(mén)器件,設(shè)計(jì)人員可使電路適用于新系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這推動(dòng)了芯片制造商生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多門(mén)器件的單門(mén)型號(hào),也迫使芯片供應(yīng)商在盡可能小的空間內(nèi)給出最佳的單一性能,同時(shí)節(jié)省盡可能多的功率。
對(duì)元件供應(yīng)商生產(chǎn)和上市單門(mén)產(chǎn)品的最終推動(dòng)力是上市時(shí)間的壓力。顧名思義,單門(mén)功能在超小封裝中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)初用SOT-23(SC59)5引腳封裝提供這些解決方案,以后是用現(xiàn)在的SOT 353(SC88A/SC70)封裝。SOT353面積只有4.2mm2,它傳統(tǒng)20引腳SOIC所需面積的3%。這種封裝小到可被直接安裝在線(xiàn)跡的“線(xiàn)中”。
因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員可以把單門(mén)器件精確的安裝在所需的地方,這樣做直接的好處是:較小的地回波效應(yīng)、需要較小的去耦元件、較短的信號(hào)路線(xiàn)。單門(mén)設(shè)計(jì)大大地減小了整個(gè)板空間和串?dāng)_、提供較干凈的系統(tǒng)信號(hào)并去掉了從前所需要的信號(hào)“凈化”元件。工作站和其他非便攜產(chǎn)品也可用單門(mén)器件減小板空間和降低功耗。
單門(mén)器件應(yīng)用
單門(mén)技術(shù)有一系列的應(yīng)用。在每一個(gè)實(shí)例中,一個(gè)3V邏輯電平串行輸入必須接口到一個(gè)5V板。在該例中,用單門(mén)器件1GT50,一個(gè)非倒相接口電路示于圖1。
1GT50工作在5V,并與3V邏輯電平無(wú)縫接品。不需要電阻器或其他另外的元件。此器件幾乎是無(wú)負(fù)載的(小于10pF),能提供高達(dá)8mA驅(qū)動(dòng),具有最小的噪聲和地回波以及小的信號(hào)延遲(大約4ns,取決于負(fù)載)。
在另一個(gè)實(shí)例中,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)順的鎖相環(huán)(PLL)需要一個(gè)具有長(zhǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)間常數(shù)的快速起動(dòng)時(shí)間。一個(gè)單門(mén)模擬開(kāi)關(guān)(1GT66或1G66)能達(dá)到目的(圖2)。
很多設(shè)計(jì)人員在多門(mén)器件中熟悉這種功能。設(shè)計(jì)人員利用任一個(gè)門(mén)確定兩個(gè)時(shí)間常數(shù)。快速啟動(dòng)時(shí)間是第一個(gè)常數(shù),大約15%過(guò)沖。第二個(gè)時(shí)間常數(shù)具有
從系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀(guān)點(diǎn)看,采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯結(jié)構(gòu)做為組成單元仍將是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。微處理器,DSP,ASIC和定制電路,現(xiàn)在占據(jù)很多傳統(tǒng)上由標(biāo)準(zhǔn)邏輯功能所占有的設(shè)計(jì)位置。但是,由于采用更先進(jìn)的技術(shù)方案的成本和復(fù)雜性所致,設(shè)計(jì)人員在特定應(yīng)用中繼續(xù)采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯。
標(biāo)準(zhǔn)邏輯的一個(gè)主要應(yīng)用是把“事情連接在一起”。分立邏輯IC,通常稱(chēng)之為“膠接邏輯”(glue logic)。它們使系統(tǒng)的個(gè)別部分與其他部分的通訊更有效。簡(jiǎn)單的電路功能,如緩沖器,譯碼器和開(kāi)關(guān),其設(shè)計(jì)普及性能在繼續(xù)增加。需要膠接邏輯的實(shí)例包括電路隔離、輸入/輸出變換、電源變換、單總線(xiàn)線(xiàn)路變換。
單門(mén)邏輯器件是較大的多門(mén)器件的衍生族。最初,日本首先采用單門(mén)邏輯器件解決消費(fèi)類(lèi)電子業(yè)中的設(shè)計(jì)問(wèn)題。因?yàn)槿毡居写罅肯M(fèi)類(lèi)電子設(shè)備,所以日本的設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造一種基本結(jié)構(gòu)來(lái)支持適當(dāng)大小的門(mén)陣列和專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)的快速設(shè)計(jì)。
單門(mén)器件隨著設(shè)計(jì)人員力圖降低板大小而日益流行起來(lái)。這種器件能使設(shè)計(jì)人員恰當(dāng)?shù)匕岩粋(gè)邏輯功能以最小的實(shí)際要求放置在系統(tǒng)所需要的地方。事實(shí)上,單門(mén)器件是足夠的小,使設(shè)計(jì)人員能容易地增加一個(gè)邏輯功能來(lái)升級(jí)原有的設(shè)計(jì)而不修改主要的系統(tǒng)。單門(mén)器件也使設(shè)計(jì)人員降低功耗、噪聲和串?dāng)_。
單門(mén)器件推動(dòng)力
導(dǎo)致產(chǎn)生單門(mén)器件的推動(dòng)力是來(lái)自當(dāng)已有設(shè)計(jì)的門(mén)陣列或ASSP需要整合1位緩沖、邏輯或開(kāi)關(guān)到新設(shè)計(jì)中。往往在板上沒(méi)有足夠的地方來(lái)增加另外多門(mén)邏輯器件以便保持相同的板大小。設(shè)計(jì)人員唯一的選擇是重新設(shè)計(jì)整個(gè)芯片或在板布局上增加IC以便達(dá)到所希望的功能。
另外,公司制造的便攜設(shè)備受到日益增大的減小板大小的壓力。在未使用單門(mén)器件前,傳統(tǒng)邏輯電路的封裝大小取決于電路板如何設(shè)計(jì)和布局。
產(chǎn)品工藝平臺(tái)和電路設(shè)計(jì)密度通常限定封裝大小。例如,SSOP或TSSSOP封裝中的多門(mén)器件分別占有50和80mm2板面積。用一個(gè)小的單門(mén)器件,設(shè)計(jì)人員可使電路適用于新系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這推動(dòng)了芯片制造商生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多門(mén)器件的單門(mén)型號(hào),也迫使芯片供應(yīng)商在盡可能小的空間內(nèi)給出最佳的單一性能,同時(shí)節(jié)省盡可能多的功率。
對(duì)元件供應(yīng)商生產(chǎn)和上市單門(mén)產(chǎn)品的最終推動(dòng)力是上市時(shí)間的壓力。顧名思義,單門(mén)功能在超小封裝中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)初用SOT-23(SC59)5引腳封裝提供這些解決方案,以后是用現(xiàn)在的SOT 353(SC88A/SC70)封裝。SOT353面積只有4.2mm2,它傳統(tǒng)20引腳SOIC所需面積的3%。這種封裝小到可被直接安裝在線(xiàn)跡的“線(xiàn)中”。
因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員可以把單門(mén)器件精確的安裝在所需的地方,這樣做直接的好處是:較小的地回波效應(yīng)、需要較小的去耦元件、較短的信號(hào)路線(xiàn)。單門(mén)設(shè)計(jì)大大地減小了整個(gè)板空間和串?dāng)_、提供較干凈的系統(tǒng)信號(hào)并去掉了從前所需要的信號(hào)“凈化”元件。工作站和其他非便攜產(chǎn)品也可用單門(mén)器件減小板空間和降低功耗。
單門(mén)器件應(yīng)用
單門(mén)技術(shù)有一系列的應(yīng)用。在每一個(gè)實(shí)例中,一個(gè)3V邏輯電平串行輸入必須接口到一個(gè)5V板。在該例中,用單門(mén)器件1GT50,一個(gè)非倒相接口電路示于圖1。
1GT50工作在5V,并與3V邏輯電平無(wú)縫接品。不需要電阻器或其他另外的元件。此器件幾乎是無(wú)負(fù)載的(小于10pF),能提供高達(dá)8mA驅(qū)動(dòng),具有最小的噪聲和地回波以及小的信號(hào)延遲(大約4ns,取決于負(fù)載)。
在另一個(gè)實(shí)例中,馬達(dá)驅(qū)動(dòng)順的鎖相環(huán)(PLL)需要一個(gè)具有長(zhǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)間常數(shù)的快速起動(dòng)時(shí)間。一個(gè)單門(mén)模擬開(kāi)關(guān)(1GT66或1G66)能達(dá)到目的(圖2)。
很多設(shè)計(jì)人員在多門(mén)器件中熟悉這種功能。設(shè)計(jì)人員利用任一個(gè)門(mén)確定兩個(gè)時(shí)間常數(shù)?焖賳(dòng)時(shí)間是第一個(gè)常數(shù),大約15%過(guò)沖。第二個(gè)時(shí)間常數(shù)具有
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