用集成方式解決混合信號半導體的挑戰

　　構建網(wǎng)絡(luò )需要物理層(PHY)實(shí)現，并且要求特別注意抗電磁干擾性、總線(xiàn)短路保護、網(wǎng)絡(luò )通信阻斷預防等問(wèn)題。設計人員經(jīng)常需要自己考慮提供這些特點(diǎn)，但最新的混合信號半導體技術(shù)提供了一種替代方法。

　　在這方面特別令人感興趣的是LIN、I2C、SPI和CAN網(wǎng)絡(luò )標準，目前，后者已成為汽車(chē)和工業(yè)設計中非常普遍采用的標準，是伺服器、傳感器、控制器以及車(chē)內網(wǎng)絡(luò )、機械控制和自動(dòng)化所用的各種其他設備主機的互聯(lián)基礎。因此，混合信號半導體廠(chǎng)家必須以現貨ASSP或IP塊的形式提供CAN和LIN功能，以整合到ASIC中。

　　解決EMC問(wèn)題

　　隨著(zhù)汽車(chē)和工業(yè)電子器件的增多，電磁兼容性(EMC)問(wèn)題也越來(lái)越成為工程師所面臨的設計挑戰。其中三個(gè)主要問(wèn)題是： 如何最大程度地降低電磁敏感度(EMS)，從而保護電子器件不受其他電子系統引起的有害電磁發(fā)射(EME)的影響;如何保護電子器件不受惡劣環(huán)境的影響，包括供電系統瞬變或開(kāi)關(guān)燈和電機等大負載或電感負載產(chǎn)生的干擾等;如何最大程度地降低可能影響其他電子電路的電磁輻射。

　　而且，隨著(zhù)系統電壓增高、數字電子器件增多、以及更多高頻電子器件帶來(lái)的頻率上升，這些問(wèn)題越來(lái)越突出。此外，現在許多電子模塊都會(huì )連接線(xiàn)性度低、偏移較大的低功率的廉價(jià)傳感器。這種傳感器信號幅度較小，電磁干擾的影響對它們的運行可能是災難性的。

　　這里應該注意的關(guān)鍵一點(diǎn)是，輻射和敏感度不是集成電路的主要問(wèn)題。相反，引發(fā)關(guān)鍵問(wèn)題的是PCB和線(xiàn)束上的有效天線(xiàn)所產(chǎn)生的傳導發(fā)射和敏感度。

　　在其自有的混合信號半導體加工基礎上開(kāi)發(fā)片內系統器件的過(guò)程中，AMIS通過(guò)各種途徑協(xié)助工程師確保他們的最終設計符合EMC要求。例如，對于DSP切換、時(shí)鐘驅動(dòng)器以及其他高頻電流產(chǎn)生的EME，應盡可能使用低功耗電路。這可能包括使用降低或自適應電源電壓，或使用某種架構將時(shí)鐘信號在頻域內擴展。還可通過(guò)減少同一時(shí)鐘周期內開(kāi)關(guān)元件的數量來(lái)降低EME。另外，通過(guò)對時(shí)鐘和驅動(dòng)器信號實(shí)施斜率控制來(lái)放緩開(kāi)關(guān)速度，提供較軟的開(kāi)關(guān)特性，也有助于降低EME。外部和芯片布局也應予以仔細研究。例如，使用雙絞線(xiàn)的差分輸出信號產(chǎn)生的EME更少，對EME也更不敏感。確保VDD和VSS彼此靠近和使用高效電源去耦也是降低EME的簡(jiǎn)單方法。

　　整流/抽送、寄生器件、電流與功率消耗是三種對高EMS最嚴重的干擾效應。高頻電磁功率被集成電路部分地吸收，這樣可能造成各種干擾。其中包括向高阻抗節點(diǎn)輸出高頻電壓，以及向低阻抗節點(diǎn)輸出高頻電流。PCB設計隨應用不同而變化，而產(chǎn)品與PCB設計間又存在微妙的關(guān)聯(lián)，因此，系統和集成電路工程師必須密切合作，以最大程度降低其影響，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

　　混合信號ASIC和ASSP

　　AMI半導體公司已利用上述技術(shù)和方法為ASIC和ASSP器件的開(kāi)發(fā)創(chuàng )造了基礎，滿(mǎn)足工業(yè)與汽車(chē)應用中的集成、功能、性能、電壓、溫度及環(huán)境要求。

　　傳感器接口A(yíng)SIC

　　在當今系統越來(lái)越高復雜度的驅使下，更多智能化功能被集成到傳感器元件上?，F在，如上所述這些工藝設計上的進(jìn)步已經(jīng)達到可以實(shí)現這種集成水平的程度。傳感器接口A(yíng)SIC解決方案可以把一個(gè)普通傳感器轉變?yōu)橹悄軅鞲衅?。重點(diǎn)必須放在傳感器元件(也包括溫度探測、霍爾效應探測、校準和診斷等智能傳感器接口)信號的調整、轉換與處理的最佳方法上。