Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2004 №3

Альянс с Alliance Semiconductor: от памяти до подавления помех

Ракович Николай


Корпорация Alliance Semiconductor, основанная в 1985 году, в Santa Clara, California, USA, является одним из известнейших производителей памяти в мире. Высокое качество, хорошие технические характеристики и низкая стоимость продукции — основы процветания и постоянного развития корпорации ALSC.

Память

Alliance Semiconductor выпускает широкую гамму приборов памяти — синхронные, с низким потреблением и асинхронные SRAM.

Быстродействующая асинхронная память на напряжение 3,3 В и 5 В для работы с цифровыми процессорами сигналов и микроконтроллерами выпускается фирмой Alliance в полном объеме: от 256К до 4М с организацией от 32Кx8 до 512Кx8/256Кx16 и временем выборки 8-20 нс.

Семейство синхронных SRAM AS7C33xxxx с напряжением питания 3,3 В работает на частоте 133/166 МГц (емкость от 2М до 18М, организация от 64Кx32 до 1Мx18). Микросхемы памяти этого семейства емкостью 36М работают на частотах 166/200/250 МГц и организованы 1Мx32/1Мx36/2Мx18. Для работы в оборудовании с напряжением питания 2,5 В выпускается серия AS7C25xxxx, работающая на частотах 133/166/200 (объем 18М) и на 166/200/250 МГц (36М).

Особое место среди синхронной памяти Alliance Semiconductor занимает память, выпускаемая по технологии NTD™ (No Turnaround Delay). Номенклатура этой памяти полностью совпадает с синхронной памятью AS7C33xxxx и AS7C25xxxx. Архитектура NTD™ улучшает операцию записи, что позволяет повысить пропускную способность устройства при пакетной обработке данных. В обычном случае при записи данных команда и адрес выполняются по одному тактовому фронту (по переднему или заднему — не принципиально). Если чтение производится сразу после этой команды записи, то система должна выждать два "мертвых" такта, чтобы данные стали доступны. Это время можно значительно снизить в тех приложениях, где операции чтения/записи реализуются в произвольном порядке. В NTD™ памяти шина памяти используется более эффективно за счет введения т.н. задержки записи, которая составляет два цикла задержки чтения. Технология NTD™ позволяет выполнять операции чтения и записи в любом порядке без "мертвых"циклов (рис. 1).

Диаграмма состояний NTD SRAM
Рисунок 1. Диаграмма состояний NTD SRAM

Микросхемы памяти — важная составляющая продукции Alliance Semiconductor, но не единственная. ИС для источников питания, буферы с нулевой задержкой, умножители частоты и ИС подавления электромагнитных помех не в полной мере известны отечественным разработчикам и изготовителям электронного оборудования. В меру сил и допустимого объема статьи — восполним этот пробел.BR>Применение ИС источников питания рассматривалось не один раз и не входит в тему данной статьи. Остановимся на супервизорах, без которых немыслимы современные электронные системы: от носимых до стационарных.

Супервизоры

Важной составляющей микропроцессорных устройств являются супервизоры, которые формируют активные сигналы сброса (высокого и/или низкого уровня) при включении/выключении питания, выходе за допустимые пределы, от кнопки, при сбое в работе программы (сторожевой таймер). Так же эти устройства могут выполнять вспомогательные функции, как раннее предупреждение о снижении питания, переключение с батарейного питания на основное и др. Alliance Semiconductor выпускает серию таких недорогих микросхем с низким потреблением. Использование входа сбоя питания позволит предупредить микроконтроллер о необходимости сохранить важные системные параметры. Выходы супервизоров — двухтактные или с открытым стоком. Выбор пороговых напряжений достаточен для поддержки почти всех типов микроконтроллеров (4,63В; 4,38В; 4,00В; 3,08В; 2,93В; 2,63В) с допуском 5%, 10% и 20%. Длительность сигнала сброса устанавливается 140 мс, 300 мс или 800 мс в соответствии с системными требованиями.

Контроль двух напряжений питания (одно — для ядра микроконтроллера, второе — для ввода/вывода) является практически обязательной функцией.

Супервизоры выпускаются в корпусах TO-92, SOT-23, SOT-143 и Micro SO для коммерческого и промышленного температурных диапазонов.

Номенклатура выпускаемых супервизоров Alliance Semiconductor позволяет подобрать необходимую микросхему для любого применения: от простой (с выводами питания, "земли" и собственно сброса) до ИС со сторожевым таймером, контролем питания, выбором порогового напряжения и т.д.

Наиболее простые супервизоры (и соответственно, самые дешевые) ASM809/810 на напряжения питания 3,0 В; 3,3 В; 5,0 В оптимизированы для микропроцессоров, микроконтроллеров и других цифровых систем с низким энергопотреблением. ASM809/810 полностью совместимы с МАХ809/810, но ток потребления у них на 60% меньше. Длительность сигнала сброса (RESET) составляет 140 мс. Компаратор сброса выполнен так, чтобы не реагировать на скачки питания амплитудой до 100 мВ и длительностью до 20 мкс.

Низкое потребление, широкий температурный диапазон (-40°C… +105°С), отсутствие внешних элементов и работа при напряжении питания от 1,1 В делает ASM809/810 почти идеальной ИС (не идеально даже Солнце, и на нем есть пятна) для портативного и носимого оборудования.

Если необходим сброс от внешней кнопки, то для этого можно использовать ASM811/812(аналог MAX811/812), в которой реализован соответствующий вход с подавлением дребезга контактов.

Формирование сброса и контроль напряжения питания, как от внешнего источника, так и от аккумуляторов, выполняется супервизорами ASM705/706/707/708/813 (аналоги, соответственно MAX705/706/707/708/813). При напряжении питания 3,0 В применяются различные варианты ASM705 P/R/S/T. В состав ASM705/706/813 входит сторожевой таймер на 1,6 с. В ASM707/708 таймера нет, но зато есть два выхода сброса высокого и низкого уровня. Для использования в аппаратуре с батарейным питанием или для контроля питания, отличного от 5 В, во всех ИС этой серии встроен компаратор с порогом 1,25 В, а также вход с антидребезгом для внешней кнопки сброса. Контроль напряжения, отличающегося от напряжения питания, выполняется через внешний делитель (рис. 2), подключенный ко входу PFI: если напряжение на входе PFI меньше 1,25 В, то на выходе PFO имеем сигнал низкого уровня. Гистерезис задается внешним резистором, включенным между выводами PFI и PFO.

Блок-схема ASM70x
Рисунок 2. Блок-схема ASM70x

Встроенный компаратор позволяет контролировать и напряжения отрицательной полярности (рис. 3). Если отрицательное напряжение в норме, то на выходе PFO присутствует сигнал низкого уровня, в противном случае высокого.

Контроль отрицательного напряжения ASM70x
Рисунок 3. Контроль отрицательного напряжения ASM70x

Следующее семейство супервизоров ASM690A/692A/802L/805L (аналоги,соответственно ADM690A/692A/802L/805L) помимо формирования сигнала сброса, контроля питания, наличия сторожевого таймера, имеет встроенный переключатель питания (с основного — на аккумулятор при проблемах с питанием и, наоборот, при восстановлении напряжения питания) (рис. 4 — блок-схема, рис. 5 — типовая схема включения). Эти ИС совместимы с супервизорами, являющимися промышленным стандартом. Защита от короткого замыкания, и от перегрева, является встроенной функцией. Остальные функции аналогичны семейству ASM705/706/813. Компанией так же выпускаются серии ASM1233M/1233D, ASM1810/1811/1812/1815/1816/1817 — аналоги недорогих, хорошо зарекомендовавших себя серий DS1233M/1233D и DS1810/1811/1812/1815/1816/1817 соответственно.

Блок-схема супервизоров ASM690/692/802/805
Рисунок 4. Блок-схема супервизоров ASM690/692/802/805
Типовая схема включения ASM690
Рисунок 5. Типовая схема включения ASM690

Краткий перечень основных характеристик супервизоров по состоянию на ноябрь 2003 года приведен в Supervisor Product Selection Guide на сайте www.alsc.com.

Завершая краткий обзор супервизоров Alliance Semiconductor, отмечу, что микросхемы этого направления совместимы с аналогичной продукцией Dallas Semiconductor, Maxim, Analog Devices, отличаясь низкими энергопотреблением и ценой.

При проектировании современных систем (от систем управления, до мобильных телефонов) достаточно часто (практически постоянно) приходится сталкиваться с вопросом распределения тактовых сигналов опорного генератора, формирования кратных частот, ресинхронизации и т.п. Все это решается использованием буферов с нулевой задержкой (ZDB — Zero Delay Buffer).

Буфер с нулевой задержкой реализован на принципе ФАПЧ (фазовой автоподстройке частоты). При этом контур обратной связи выполняется внешним и доступным разработчику, что позволяет изменять фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами. Глубина обратной связи реализуется изменением длины контура обратной связи, или введением конденсатора при фиксированном значении длины контура ОС. Изменением эффективной задержки в контуре обратной связи фазовый сдвиг между входом и выходом можно сделать нулевым, т.е. получить буфер с нулевой задержкой.

В устройствах этого типа возможно конфигурирование выходов, организованных в один или несколько блоков для веерного распределения с минимальной расфазировкой между выходами, а также формирования выходных сигналов с частотами, кратными входной (1х, 1/2х, 2х, 4х) (рис. 6 — блок-схема на примере ASMP5P23S08A). Диапазон рабочих частот (как для входного сигнала, так и для выходного) от постоянного тока до 133 МГц. Основное использование КМОП-устройства с напряжением питания 3,3В/2,5В. ZDB разработаны по 0,35 мкм КМОП-технологии и выпускаются в стандартных корпусах.

Блок-схема буфера с нулевой задержкой ASMP5P23S08
Рисунок 6. Блок-схема буфера с нулевой задержкой ASMP5P23S08

Умножители частоты

Если частота, формируемая буфером с нулевой задержкой, Вас не устраивает, то получение кратных частот до 312 МГц высокой стабильности и точности при входном диапазоне от 3 до 78 МГц решается использование умножителей частоты серии Р208х и Р208х. Коэффициент модуляции, вид сигнала (синус, треугольник), тип модуляции можно задать программным путем через интерфейс I 2C.

Подавление помех

В стоимость любого электронного изделия входят затраты на уменьшения уровня электромагнитных помех, излучаемых любым ВЧ-устройством, и на соответствующую сертификацию изделия в государственных органах. Компоненты, выполненные по уникальной технологии Alliance Semiconductor, позволяют снизить издержки этого направления и ускорить появления нового изделия на рынке.

Alliance разработан гибкий, предсказуемый и детерминистический подход к подавлению электромагнитных помех. Эта технология, основанная на модуляции шумоподобным сигналом (SSM — spread spectrum modulation), более эффективна по сравнению с традиционными методами подавления помех и дешевле. Применение системы моделирования "EMI-Lator™" позволяет избавиться от метода проб и ошибок: разработчик может рассчитать как относительное снижение уровня помех для нескольких репрезентативных тестов, так — и абсолютную величину помехи для каждого теста. Задавая параметры, которые влияют на вид модуляции и на форму выходного сигнала для ИС, выпускаемых Alliance Semiconductor, и выбирая условия тестирования, разработчик может рассчитать величину помехи в данном тесте и определить, насколько его система соответствует требованиям ведомства связи, которое проводит сертификацию.

В качестве примера рассмотрим микросхему подавления помех общего применения Р2027 (рис. 7). Эта ИС представляет собой универсальный широкополосный частотный модулятор, разработанный специально для цифровых камер и других систем обработки видео и изображений. Р2027 уменьшает уровень помех непосредственно у источника тактовых импульсов (обычно кварцевый резонатор) (рис. 8), что приводит к снижению электромагнитных помех от всех тактируемых сигналов. Применение Р2027 позволяет значительно снизить стоимость системы за счет уменьшения слоев печатной платы и отказа от экранов, что обычно применяется для борьбы с помехами.

Блок схема ИС подавления помех общего применения P2027
Рисунок 7. Блок схема ИС подавления помех общего применения P2027
Типовая схема включения P2027
Рисунок 8. Типовая схема включения P2027

В Р2027 системой ФАПЧ "растягивается" полоса формируемой тактовой частоты и, что более важно, уменьшается пиковая амплитуда гармоник. Как следствие, уровень электромагнитных помех, генерируемый всей системой, значительно ниже, чем у узкополосного сигнала, формируемого кварцем или генератором частоты. Такое подавление помех называется широкополосной генерацией (spread spectrum clock generation).

Надеюсь, что представленная информация позволит оценить и применить продукцию корпорации Alliance Semiconductor и поможет быть на шаг впереди конкурентов.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке