2008年4月24日 星期四
以FPGA電路板建構ASIC原型
根據一項於2004年12月所進行的調查，詢問全球超過兩萬名的開發人員，關於他們如何利用硬體輔助特殊積體應用電路驗證（ASIC verification）。結果發現，目前有三分之一的ASIC設計採用FPGA原型作為驗證方法。
即使ASIC設計的尺寸與複雜度不斷增加，FPGA不論在容量與效能近來都有更進一步的發展，意味著只要利用單一的FPGA，前述設計中的三分之二都可以模型化。然而，仍有三分之一的設計（也就是所有ASIC設計的九分之一）需要多FPGA原型電路板。
不久之前，開發設計的ASIC小組所採用的主要解決方案，仍是在內部自行發展專用的多FPGA原型電路板。不過，時至今日，利用現成的多FPGA原型電路板，再輔以適當的設計工具，就能節省數星期，甚至好幾個月的驗證時間，更不用說動輒上萬元的非經常性工程（NRE）費用。
本文將首先討論主要的ASIC驗證技術，接著探討自行製作多FPGA原型電路板和使用現成產品之間的優劣比較。最後，不管是利用內部發展或現成的多FPGA原型電路板進行驗證，凡用來分割與同步大型設計的尖端設計工具，也將在文中詳加介紹。
關鍵字 : FPGA,可編程處理器
剖析車用LED頭燈技術要點
LED對於消費者而言並不陌生，已經廣泛的應用於車上，依照不同的效能需求選擇適當的LED產品，LED相較於傳統光源除了外型不同外，效能輸出與光型輸出亦大不相同，應用於汽車頭燈時將面臨光學設計與散熱設計等不同於傳統燈具之設計概念。然而也因其不同於傳統光源之特性，當與車體成功整合克服技術難題後，將為車型開創嶄新的設計概念。
車上的LED
LED已經廣泛的應用於車內的相關照明或指示用光源，由(圖一)可知，從室內的儀表板燈、車頂燈、化妝燈、迎賓燈等，到車外的尾燈、前後轉向燈、倒車燈、第三煞車燈等都可見到LED的相關應用。
從LED的應用歷史觀察可知，早在1992年時已經有業者將LED應用於第三煞車燈上；而在2000年時則進一步的應用於尾燈、轉向燈與煞車燈；到了2002年Audi A8率先將LED光源置於前置燈具內作為日行燈，開啟了設計師與工程師們在前置燈具的想像空間。在之後的許多國際車展上都可以看到LED作為前照燈源的概念車，如(圖二)所示。
LED先天上就具有體積小的優勢，應用於前置燈具時更可縮小整組燈具的體積，進一步讓出寶貴的引擎室空間與其他相關設備，以現有的鹵素燈泡或是氣體放電式燈泡設計的燈具總長約300mm，而在許多概念車的設計上，LED燈具只有125mm長。而藉由體積小的優勢，更可配合設計多款不同的造型設計，進而為車體造型創造不同的視覺觀感，跳脫傳統燈具的圓形設計。
關鍵字 : LED,LED
簡單閂鎖式過電流錯誤偵測電路介紹
本文將介紹一個應用於低電壓電路保護，具備快速反應能力的簡易過電流偵測電路。和因電壓過低造成較長啟動延遲的專用熱切換（hot-swap）式控制器不同的是，這個電路可以在輸入電壓超過2.7V的150μs後立即提供保護，同時也可以透過外部P通道切換開關的閘極電壓限制在電源啟動時帶來衝入電流限制功能。
(圖一)顯示了這個閂鎖式過電流錯誤偵測電路的完整電路圖，在加上電源後，比較器輸出COUT接近0V，由Q2與Q3所形成的非反向緩衝器可以確保超低導通電阻、低臨界電壓P通道功率MOSFET Q1的閘極完全強化，流入負載的電流則透過高電壓端的電流感測放大器加以測量，將電流感測電阻RSENSE上的小幅度電壓值轉換成OUT接腳上經調整的對地參考電壓輸出，這個正比於負載電流的電壓更進一步經過閂鎖式非反向比較器的輸入端調整控制。
當負載電流超過R1與R2接點的臨界電壓時，比較器會改變狀態，造成輸出電壓經過R3拉升到高電壓，當閘源極電壓下滑到低於閘極臨界點時，P通道MOSFET將會關閉，而非反向緩衝器Q2～Q3則可以確保Q1閘極足夠的充放電電流，帶來快速的切換反應。
關鍵字 : MOSFET,Maxim,電路保護裝置
LED背光技術的美麗與哀愁
LED背光應用由小尺寸往大尺寸發展，目前手機、MP3、PDA等可攜式產品中LED背光已是主流，市場也相當成熟，而在高亮度白光LED問世後，七吋車用顯示器、筆記型電腦、LCD桌上型顯示器、LCD TV就成了LED背光模組下一個目標市場，LED背光技術直接挑戰的就是CCFL（冷陰極管），LED因為亮度高，可以提升LCD面板的色彩飽和度，也較CCFL省電，LED背光模組體積更輕薄；另外，LED不含汞，符合歐盟環保指令RoHS規範，長期來看確有取代CCFL的優勢。
不過，LED背光模組目前成本還是較CCFL高，而且尺寸越大價差越明顯，40吋的電視面板，兩者的價差甚至高達七倍；另外，LED發光的過程大部分的電能都被轉換成熱能，所以散熱問題是模組設計過程中必須解決的部分，否則將影響LED的發光效率；而最嚴重的是LED背光模組目前並未出現標準化的解決方案，包括LED晶片尺寸、每一模組上採用的LED數量與LED背光模組電子控制技術都莫衷一是，也讓有心發展的廠商形成多頭馬車與兄弟登山的現象，商業模式還處於摸索階段。
LED背光技術市場現況如(表一)所示，本文將就LED背光技術的優勢與瓶頸詳細探討，除描繪產業現況之外，也試圖找出正確的發展道路，讓相關應用可以為市場所接受。
關鍵字 : LED
移動式機械設備系統控制器的新選擇
重機械設備控制如(圖一)所示，包含一套自動控制整部機器操作的整合系統。操作員只要移動一組控制桿就能同時調整引擎馬力、變速裝置、液壓傳動、移動速度和方向以及機械爪的角度和抓力。
《圖一 重機械設備控制圖》
DSP曾被認為只適合高速運算和通訊，但現已能處理過去必須由微控制器執行的作業。重型移動式設備製造商過去總把控制系統視為必要之惡，而不是一種競爭優勢。早期的機械設備包含多種控制系統，而每一種只能處理特定的次系統，例如引擎、傳動或液壓，這些控制系統通常是由次系統製造商供應或由機械設備製造商視需求自行開發。
開發協調能力
日益嚴格的效能，操作員安全和環保法規要求迫使設備製造商升級控制系統。解決這些問題的方法之一是在各種次系統之間提供協調能力。兩個因素使得這種協調功能得以實現，更好的微控制器以及次系統製造商開始採用CANbus等標準連結協定。
關鍵字 : TI,德州儀器,德儀,微處理器
LED測試與控制的自動化
發光二極體（LED）常被用於各種現代電子設計與系統中，以提供影像顯示與狀態檢視的功能。在機板日趨複雜之際，廠商紛紛尋求更多的測試功能，來檢驗每個元件。而這將會使得邊界掃瞄測試（Boundary Scan Test；BST）演進到加入具備完整功能的內建自我測試（Build-in Self Test；BIST）技術。業者面臨的挑戰在於至今仍有一些元件的自動測試功能有限，必須依賴人工測試或目測來偵測故障狀況。這類LED可製造出1美元成本的零組件，應用在售價達1萬美元的線路卡或系統中，因此，零組件品質的優劣會直接影響顧客滿意度，以及對整體產品品質的觀感。
LED測試瓶頸
LED的故障通常可分為兩大類。第一，當LED在插入前置面板顯示器或其他狹小空間時，因元件故障、電路板組裝問題以及機械組裝破損，會造成電子開路與短路。第二種則是當鄰近LED在被激化至相同狀態時，其色彩與亮度會出現不一致的狀況。利用BST檢驗線路的連續性，就能在其他元件中找出第一種故障形態。但在獨立型LED中，內建BST功能並不是一種可行的作法，製造工程師只好以目測方式來檢驗LED。目測的檢驗流程是由技術人員觀察LED狀態，之後再回報所有元件都正常無誤。這種重複性的作業容易出現人為失誤，因此檢驗更加複雜，以確保技術人員沒有分心出錯。對於測試人員與業者而言，這種測試流程都不是一種有效率、具有附加價值的方法。
關鍵字 : LED,Cypress
Intel新一代匯流排技術──SST
為了展現能為PC提供更高效能和更佳電源效率的市場定位，Intel在今年的Computex Taipei 2006中發表了新的P965 Express晶片組。此晶片組工作代號為Broadwater，它除了支援Intel採用雙核心運算的新核心微架構（Core Microarchitecture），同時也應用了Intel最新的SST（Simple Serial Transport）匯流排技術，由於它可用來量測運算次系統的健全狀態（包括溫度和電壓），因此也可稱為系統健全狀態匯流排（System Health Bus）。與SMBus相較之下，單線的SST匯流排能為PC中的系統控制及管理資訊工作提供更快速的通訊傳輸效能。
對於新匯流排的需求
傳統的SMBus在使用上有三大缺點，包括傳輸速度太慢、噪訊問題嚴重以及傳送的資訊不夠充分。SST提出的目的即是針對SMBus的這些問題做出改善，進而能提供系統等級的溫度管理方案。
在傳輸速度上，支援CPU的匯流排正朝網路化的架構發展，而且被要求能以更高的速度及更大的彈性來進行傳輸。目前SMBus的操作時脈頻率是100KHz或400KHz，所能達到的傳輸速率遠低於1Mbps的最低需求。
關鍵字 : SST,Intel,英代爾,英特爾,Andigilog,I/O界面處理器
W-CDMA無線電傳輸架構（III）
電池的使用時間是手機整體性能評估中最重要的參數之一，如何在既有的電池技術下利用適當的調變或是傳輸的方式來延長手機的通話時間一直都是整個無線通訊界最重要的課題。基本上可以透過下述的幾個方法來增加手機的通話時間：
增加電池容量
以現有的電池技術而言要在短時間內透過新材料技術的開發來增加電池容量有其技術上的瓶頸。為了因應3G時代對高速資料傳輸的需求，在無法改善現有的電池技術下有必要利用一些數位通訊的技術來增加手機對電池的使用效率。
更強的頻道編碼（channel coding）技術
利用更強健的頻道編碼技術可以得到較大的編碼增益（coding gain），因此可以降低對發射功率的要求，增加電池的通話時間。例如在WCDMA及cdma2000中利用渦輪編碼器（turbo coder）來得到較大的編碼增益因而降低發射功率。越複雜的頻道編碼技術可以獲得更大的編碼增益，但需要越強大的硬體及DSP的功能（cost issue），而且在做解碼時所造成的訊號延遲越大（語音傳輸對訊號延遲是很敏感）。
關鍵字 : W-CDMA,無線通訊收發器
3G市場與基頻多模設計發展趨勢
3G市場商機蓬勃發展
3G市場的快速發展，帶動相關晶片與行動電話製造商的龐大商機。3G技術正迅速延伸至無線領域，當經濟規模持續趨使設備及服務費率下降，3G服務的研發將以穩定成長的腳步向前邁進。晶片絕對是一般3G設備的主要元件，其搭配播放及內建高效能處理器，總是決定裝置精密與否及提升使用者體驗的關鍵元件。
近年來，整體無線通訊產業價值鏈，包括製造商、營運商、開發商及晶片供應商對3G介面技術皆投入龐大資源。3G商業化的演進從CDMA2000 1X標準到EV-DO標準。同時，W-CDMA及HSDPA的商業化近期亦大獲好評。這些標準於過去幾年皆已商業化，而商用化及新科技的研發亦如火如荼展開。
在網路多元技術的快速演進下，晶片解決方案及軟體研發平台在3G用戶中已創下驚人成長，更多先進應用亦獲得認同。依據3Gtoday.com資料顯示，目前全球已經有85個國家共197家3G商業服務供應商，並擁有超過2億7300萬位3G用戶，3G CDMA市場已確立並迅速成長中，預計在2008年3G用戶將達7億。目前，超過950個3G商用設備提供使用者，包括消費性電子產品、 引人入勝的內容到應用，將更強大功能之無線寬頻網路及進階功能結合。而顯著的用戶擴增，正是行動無線產業投注更快速、更精進技術以提升使用者行動無線體驗的最好明證。
關鍵字 : 3G,Qualcomm,高通
紅、綠、藍光LED組合光源的色彩管理
結合紅、綠、藍光發光二極體（Light Emitting Diode；LED）形成光源是一個相當具有吸引力的提議，這類多重色彩光源可以產生多樣化的色彩輸出，同時，LED本身也相當穩定並具備高效率，LED光源並可以改善許多現有的應用，例如LCD背光，可帶來新的市場，以及可自動調適的汽車內裝光源，不過在能夠真正產生高品質且多重色彩的LED光源前還是有一些挑戰必須克服。本文將介紹一個能夠處理這些挑戰的技術。
採用RGB LED
最簡單的多重色彩LED光源包含三組LED，分別為紅光、綠光及藍光，每一組都由獨立的驅動模組來推動。因此，所得到的光源色彩就受到紅、綠與藍光LED之間相對的發光強度所影響。LED的發光強度可以透過驅動電流改變，或採用脈寬調變（Pulse Width Modulation；PWM）的改變來推動LED信號，和有效週期率來加以控制。其中PWM的做法較為普遍，因為週期係數對發光強度間的關係要比電流與發光強度間的關係更加線性化。
《圖一 CIE1931色彩空間， 》
關鍵字 : LED,Avago,一般邏輯元件
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