利用ASSP實現成本節(jié)約，加速產品上市進程

美國得克薩斯州達拉斯，德州儀器公司總部負責全球市場營銷及應用的經理  Mark Buccini

在許多嵌入式混合信號應用中，為了在同一系統(tǒng)中同時滿足高性能模擬以及低成本數字邏輯這對相互沖突的要求，手工 (handcrafted) 專用集成電路(ASIC)常常是唯一實際可用的設計選擇。該概念旨在將作為ASIC的復雜特定用途應用模擬從系統(tǒng)的數字商品部分分離開來。將模擬提取并整合到特定ASIC能夠優(yōu)化復雜特性，并將系統(tǒng)的通用特性進行商品化。

盡管會出現非重復設計(NRE)本以及較長的生產間隔時間等問題，但將模擬與數字分開在許多情況下還是有其經濟意義的。不過隨著如今現代芯片制造技術已經達到或低于0.5um的程度，最低批量達10萬套時，通常完全定制的模擬電路其NRE為50多萬美元。此外，經濟與額外的設計風險以及縮短產品上市進程的壓力使手工解決方案幾乎一點都不現實。

當今潮流是采用專用標準產品 (ASSP) 在單個系統(tǒng)中平衡高性能模擬、低成本數字以及縮短產品上市時間。這些 ASSP 可提供專用混合信號模擬特性作為優(yōu)化外設，同時實施的器件可在許多平臺上共享可重復使用的功能�？扉W微控制器 (MCU) 是最佳的共享功能解決方案選擇。設計人員不再需要集中其資源進行風險極大的定制硬件實施，而是開發(fā)具有靈活性的、可編程的功能以便能迅速將其投入市場。

電子電表解決方案

ASSP能很好發(fā)揮作用的嵌入式混合信號應用的一個常見實例是電子電表。電子電表要求電路系統(tǒng)在廣泛的動態(tài)范圍內具備精確的電壓與電流轉換、可編程的快速MCU、計時功能、非易失存儲，以及靈活的顯示與通信特性。圖1顯示了常見的第一代電子電表的構造塊。

執(zhí)行能量轉換功能需要具備可編程增益放大器(PGA)的獨立模數轉換器(ADC)。被轉換的線電壓和電流信號可進行數字處理，提供能量和線路時段測量、負電流動顯示、峰值電壓與電流等。數字信號處理器(DSP)可執(zhí)行必要的計算以提供準確的活動能量、RMS電壓、電流以及波形采樣。

嵌入式信號處理器

就簡化的系統(tǒng)設計方法而言，諸如MSP430FE42x"電表芯片"等混合信號ASSP集成了測量功能，作為隨時可用的嵌入式信號處理器 (ESP)。可將ESP看作是一種固定功能外設，是專門為電子電表應用而量身定制。ESP作為一種外設可提供所有測量功能，如圖2所示。我們使用具備同時采樣和保持的三個獨立的16位Δ-Σ ADC-PGA 對。其中一個ADC用作電流測量，一個用作電壓測量，第三個則用作火線與零線 (line-to-neutral) 電流比較，以進行竄改檢測。

我們可對嵌入式16位DSP進行編程，該器件采用優(yōu)化的CPU、硬件乘法器、RAM以及ROM。也集成了精確的電壓參考與溫度感應器，用以減少外部組件。對設計工程師而言，ESP可方便地初始化，而無需應用軟件。與主要的16位CPU的通信是通過現有的存儲器和數據地址總線作為可讀寫郵箱寄存器完成的。數字校準在制造過程中執(zhí)行，無需其它的軟件支持。

為了滿足嚴格的準確性要求，測量功能可在1000至1的動態(tài)電流范圍內提供精確到 0.1% 的能量測量，大大超過了典型機械電表 2% 的

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