用集成方式解決混合信號半導(dǎo)體的挑戰(zhàn)

　　構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)需要物理層(PHY)實現(xiàn)，并且要求特別注意抗電磁干擾性、總線短路保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通信阻斷預(yù)防等問題。設(shè)計人員經(jīng)常需要自己考慮提供這些特點，但最新的混合信號半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)，目前，后者已成為汽車和工業(yè)設(shè)計中非常普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)，是伺服器、傳感器、控制器以及車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、機械控制和自動化所用的各種其他設(shè)備主機的互聯(lián)基礎(chǔ)。因此，混合信號半導(dǎo)體廠家必須以現(xiàn)貨ASSP或IP塊的形式提供CAN和LIN功能，以整合到ASIC中。

　　解決EMC問題

　　隨著汽車和工業(yè)電子器件的增多，電磁兼容性(EMC)問題也越來越成為工程師所面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)。其中三個主要問題是： 如何最大程度地降低電磁敏感度(EMS)，從而保護(hù)電子器件不受其他電子系統(tǒng)引起的有害電磁發(fā)射(EME)的影響;如何保護(hù)電子器件不受惡劣環(huán)境的影響，包括供電系統(tǒng)瞬變或開關(guān)燈和電機等大負(fù)載或電感負(fù)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，隨著系統(tǒng)電壓增高、數(shù)字電子器件增多、以及更多高頻電子器件帶來的頻率上升，這些問題越來越突出。此外，現(xiàn)在許多電子模塊都會連接線性度低、偏移較大的低功率的廉價傳感器。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(zāi)難性的。

　　這里應(yīng)該注意的關(guān)鍵一點是，輻射和敏感度不是集成電路的主要問題。相反，引發(fā)關(guān)鍵問題的是PCB和線束上的有效天線所產(chǎn)生的傳導(dǎo)發(fā)射和敏感度。

　　在其自有的混合信號半導(dǎo)體加工基礎(chǔ)上開發(fā)片內(nèi)系統(tǒng)器件的過程中，AMIS通過各種途徑協(xié)助工程師確保他們的最終設(shè)計符合EMC要求。例如，對于DSP切換、時鐘驅(qū)動器以及其他高頻電流產(chǎn)生的EME，應(yīng)盡可能使用低功耗電路。這可能包括使用降低或自適應(yīng)電源電壓，或使用某種架構(gòu)將時鐘信號在頻域內(nèi)擴展。還可通過減少同一時鐘周期內(nèi)開關(guān)元件的數(shù)量來降低EME。另外，通過對時鐘和驅(qū)動器信號實施斜率控制來放緩開關(guān)速度，提供較軟的開關(guān)特性，也有助于降低EME。外部和芯片布局也應(yīng)予以仔細(xì)研究。例如，使用雙絞線的差分輸出信號產(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(yán)重的干擾效應(yīng)。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(jié)點輸出高頻電壓，以及向低阻抗節(jié)點輸出高頻電流。PCB設(shè)計隨應(yīng)用不同而變化，而產(chǎn)品與PCB設(shè)計間又存在微妙的關(guān)聯(lián)，因此，系統(tǒng)和集成電路工程師必須密切合作，以最大程度降低其影響，這一點至關(guān)重要。

　　混合信號ASIC和ASSP

　　AMI半導(dǎo)體公司已利用上述技術(shù)和方法為ASIC和ASSP器件的開發(fā)創(chuàng)造了基礎(chǔ)，滿足工業(yè)與汽車應(yīng)用中的集成、功能、性能、電壓、溫度及環(huán)境要求。

　　傳感器接口ASIC

　　在當(dāng)今系統(tǒng)越來越高復(fù)雜度的驅(qū)使下，更多智能化功能被集成到傳感器元件上。現(xiàn)在，如上所述這些工藝設(shè)計上的進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到可以實現(xiàn)這種集成水平的程度。傳感器接口ASIC解決方案可以把一個普通傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軅鞲衅?。重點必須放在傳感器元件(也包括溫度探測、霍爾效應(yīng)探測、校準(zhǔn)和診斷等智能傳感器接口)信號的調(diào)整、轉(zhuǎn)換與處理的最佳方法上。