德州仪器新PLD：可百变的低功耗可编程逻辑器件

在这个万物皆可数字化的时代，数字集成电路被广泛应用。为了将更多的功能集成到越来越小的芯片上，研发工程师需要尺寸更小，重量更轻，集成度更高，并且可定制的芯片。跟分立式的逻辑器件相比，可编程的逻辑器件正以减小PCB尺寸，降低系统设计的复杂度，简化采购流程，缩短产品上市时间等优势，满足着不断增长的客户需求。

德州仪器(TI)近日发布的可编程逻辑器件(PLD)是德州仪器在逻辑领域的60年来所沉淀的技术和底蕴下的再次创新。它可以一次性解决工程师面临的三大逻辑设计挑战，即用更少的空间实现更多的功能，复杂的软件编程要求，以及适用于汽车和工业应用的封装选项和规格受限。

德州仪器的全新PLD产品系列提供了一种完全集成的低功耗解决方案，能够在单个器件中集成多达40个组合和顺序逻辑及模拟功能，与分立式逻辑实施方案相比，可帮助将电路板尺寸缩小高达94%，并降低系统成本。新PLD产品系列的静态电流小于1µA，有功功率比市场上的同类器件低50%。它采用业界通用封装，尺寸小至2.56mm2，已通过AEC Q-100认证，温度范围为-40℃至125℃，适用于汽车、工业和个人电子产品等应用。新PLD产品系列目前提供8款器件TPLD801, TPLD801-Q1, TPLD1201, TPLD1201-Q1, TPLD1202, TPLD1202-Q1.

小空间大功能

可编程逻辑器件(PLD)是一种由半导体材料制成的集成电路，不同于为特定目标而设计的，无法更改的专用集成电路(ASIC)，它在制造完成后仍可以重新编程以满足不断变化的功能或应用需求。由于没有晶圆功能，PLD的生命周期也更可预测，同时它还可以解决工程师的潜在的重新设计的困扰，拥有比ASIC更快的上市时间和更简单的设计过程。

德州仪器的新PLD产品的尺寸极小，它可以将10个到多达40个逻辑器件集成到单个业界通用的IC上，大幅节省电路板的面积。与分立式逻辑和竞争性技术相比，德州仪器新PLD产品凭借小型封装和低至八个的引脚数量，可以将PCB空间减小90%甚至更多。而且德州仪器的汽车级PLD产品比最接近的市场上的同类产品尺寸还小了63%。同时，它还不影响常见的系统功能，如定时延迟、电压监测器、系统重置、电源序列器、I/O扩展器等。该器件具有可配置的I/O结构，可扩展混合信号环境中的兼容性，减少所需的分立元件数量。所有新PLD产品均支持通用输入/输出、查找表、数字触发器、管道延迟、滤波器和电阻-电容振荡器。TPLD1201和TPLD1202器件还集成了模拟比较器等模拟功能，具有内部可选电压基准选项和迟滞。TPLD1202具有串行外设接口、I2C、看门狗计时器和状态机等附加功能。

此外，由于德州仪器把逻辑功能都集成到单个IC上，所以采购团队花费在购买、入库和放置的时间也会更少，从而简化整个采购流程，帮助工程师优化整个BOM物料清单。如下图所示，现在最上面一排的五个IC都可以用TPLD1201来替换掉。

下图的典型的CANbus仲裁分立方案的电路图，可广泛用在汽车应用场合和CAN的应用场合。我们可以看到，它由多个逻辑门组成，是相对复杂的系统。所以，如果使用德州仪器的新PLD产品就可以让系统变得更加简单。而且元件数从5个缩减到1个，无源器件数从4个减少到2个，总体面积从44.14mm2减小到2.56mm2。用一颗德州仪器PLD芯片就可以达到面积和BOM的缩减。

德州仪器(TI)逻辑产品系统经理Jose Gonzalez解释说：“该方案不仅非常适合需要紧凑并且需要高集成度的方案，不再需要从前的那种需要数十个分立的逻辑器件去实现，而且还非常适合应用在服务器里，在这种应用中，更多计算能力会集中在更小的面积里，所以需要尺寸更小、功耗更低的逻辑方案。”

所见即所得，分分钟搞定从概念到原型的设计

在用CPLD或者FPGA集成逻辑元件的时候，许多工程师都会面临复杂编程的挑战。他们必须拥有一些编码知识，了解VHDL和Verilog这类的硬件描述语言。所以，德州仪器在开发InterConnect Studio时特别考虑了这个需求，InterConnect Studio允许工程师在没有任何编码经验的情况下去配置德州仪器的PLD器件，通过InterConnect Studio对一次性可编程（OTP）进行永久编程来创建电路并配置宏单元、I/O引脚和互连。整个InterConnect Studio借助非常容易使用的GUI图形界面，支持设计工程师轻松执行设计IC、性能仿真、配置逻辑元件、对器件进行编程等操作。在几分钟时间内就可以完成开发和仿真，并且在很短的时间内就可以推进到原型设计的阶段。

在演示InterConnect Studio软件时，德州仪器(TI)逻辑产品系统经理Jose Gonzalez介绍说：“工程师可以在左侧的菜单里，通过选择元件旁边的“+”添加不同的器件，并且通过非常简单的拖放可视化操作实现元件之间的连接，还可以在主窗口下面的菜单做进一步的微调。整个软件不仅包括了设计，在完成了设计电路之后，用户还可以用ID集成仿真工具来运行仿真，所以工程师其实很容易检查整个器件以及电路的性能，并且在下单之前可以快速进行修改，确保设计符合预期。只需按一下Configure TPLD按钮就可以通过TPLD专用的编程器和评估模块去轻松地配置器件。而如果要做一个永久的编程，在菜单里面选择一个复选框就可以了。除了设计和仿真外，InterConnect Studio还可以将采购的流程都集成到里面。所以工程师可以直接从InterConnect Studio进行下单的操作。”

德州仪器新PLD产品与德州仪器专有的InterConnect Studio工具配合使用，可以让工程师不需要编程即可以将10个到多达40个逻辑器件集成到单个业界通用的IC上，真正实现了数分钟之内即可完成从概念到原型的设计！

不同封装适配不同应用场合

与目前市场上的同类器件相比，德州仪器新PLD产品具有多种的封装选项和规格，非常适合应用在汽车、工业等各种应用中。新产品系列采用了四种业界通用封装，包括超小型的引线式封装。外形小巧，整个IC的尺寸大约为2.1mm×1.6mm，间距是0.5mm。这种引线式的小型化封装相比于现有解决方案尺寸缩小了大概92%，可以满足制造商焊接的需求。另外新PLD产品系列还提供Quad Flat No-Lead(QFN)封装选项，支持自动光学检测，可确保安全性和系统长期可靠性。

除此之外，德州仪器的新PLD产品功耗比目前市场上的同类器件低50%，并且静态电流小于1μA。这对于设计带电池供电的终端设备来说，比如常见的电路工具、游戏控制器，是一个非常大的优势，它可以帮助工程师延长整个产品的电池寿命。

德州仪器(TI)逻辑产品市场经理Luke Trowbridge表示，目前，德州仪器上市的每一款PLD都通过了AEC Q-100认证，所以它可以直接用在汽车产品上，而且它还具有-40℃到125℃超宽的工作温宽，非常适合应用在电池管理系统，包括像汽车、工业、笔记本、电池检测、电动锯、电动手持工具应用等。因为产品支持一次性的写入，所以也可以提供更加安全可靠的设计。

如今，新PLD产品系列的所有8款器件均已在预量产的状态，可通过TI.com官网进行下单并购买。此外，德州仪器还提供通用的USB编程器、评估的模块，用户也可以在德州仪器官网下载免费的TI InterConnect Studio工具。

“对于TI全新的TPLD器件来说，主要有三个创新点：第一，工业的标准封装，带引线的封装和无引脚的封装可以适配不同场合。第二，低功耗。低至1μA的静态电流。第三，相对以前商业级的温宽，我们现在能够提供-40℃到125℃超宽的温度工作范围。而对于第二个无代码设计工具，我们的创新点主要在于：第一，提供了图形化界面GUI，通过简单拖放的操作，相对以前需要编程的复杂流程而言，其实我们可以达到所见即所得的效果。第二，我们集成了仿真的功能，可以帮助开发人员快速评估电路的可行性。”德州仪器(TI)逻辑产品市场经理Luke Trowbridge总结说。