TRAC® SUPPORT CIRCUIT（TRAC - S2）：助力信号处理电路设计的利器

在电子工程师的日常工作中，高效且可靠的信号处理电路设计是一个永恒的追求。今天，我们就来深入探讨一下TRAC® SUPPORT CIRCUIT（TRAC - S2）这款产品，看看它是如何在信号处理领域大显身手的。

文件下载：TRAC-S1Q16.pdf

一、TRAC家族与TRAC - S2概述

TRAC家族的现场可编程模拟设备为信号处理问题提供了从问题到硅解决方案的集成路径，能在短短几分钟内实现。TRAC（Totally Reconfigurable Analog Circuit）是一种高度灵活的单芯片解决方案，适用于众多市场中的信号处理问题。它引入了自上而下的结构化设计原则，实现了快速实施、原型制作和产品发布。与传统的基于组件级别的设计不同，TRAC采用计算方法，为设计师带来了以往只有可编程数字设备才具备的优势，还为高产量用户提供了定制硅解决方案的途径。

而TRAC - S2作为TRAC的支持电路，进一步简化了电路集成和与存储设备的接口。它在加电时需要加载程序数据，并使用5V的分离电源运行。通过集成加载接口电路、电压调节、电源监控和热保护等功能，让电路设计变得更加轻松。

二、TRAC - S2的特性与优势

设计与生产优势

• 简化设计与快速原型制作：让TRAC电路的设计更加容易，生产原型制作速度更快，大大缩短了产品的开发周期。
• 降低成本：减少了组件数量和制造成本，提高了产品的性价比。

接口与兼容性优势

• 简单连接存储设备：能够实现串行输出EEPROM或其他存储设备与TRAC的简单连接。
• 兼容性良好：与当前和未来的TRAC设备都兼容，具有很强的通用性。

功能优势

• 自动程序加载：加电时自动加载程序，并且在电源故障或波动后，电源监控功能会重新加载程序，保证设备的稳定运行。
• 时钟控制灵活：片上振荡器的频率可由用户定义，还能自动感应级联TRAC设备的数量，在程序加载完成后自动停止时钟。
• 电源管理出色：简化了TRAC电源电压的生成，接地电压可由用户定义，热关断功能能保护设备免受电路故障导致的过载影响，并且适用于全工业温度范围。

三、TRAC - S2的技术参数

绝对最大额定值

参数	数值
电源电压	0V 到 +7V
电源电流	50mA
工作温度范围	-40°C 到 85°C
存储温度范围	-55°C 到 125°C

电气特性

在温度为25°C，VDD = 5V，VSS = 0V，CLCR_IN = 0V，AGND_OUT和VSS之间连接100nF电容的测试条件下，各项参数表现如下：

• 电源电压工作范围：4.8V - 5.2V，典型值为5.0V。
• 电源电流：待机时（CLCR_IN = 0V）为1.5 - 2.8mA，典型值1.9mA；时钟工作时（CLCR_IN = 5V）为2.9 - 5.5mA，典型值3.7mA。
• Rail Splitter：SETV输入电流典型值为50nA，最大200nA；AGND_OUT输出电压在不同条件下有相应的范围。
• Supply Monitor：RESET_OUT阈值电压、滞后、导通输出灌电流、关断输出电流等都有明确的参数范围，并且在电源电压从5.0V到4.0V变化时，传播延迟为1μS。
• Programming Logic：CLK_OUT和NOT CLK_OUT的频率、最大编程频率、高输出电压等参数也都有详细规定，DATA_OUT的频率和高输出电压同样如此。

四、引脚功能描述

引脚	功能
SETV	定义AGND_OUT电压，通常由分压器设置
CLCR_IN	高电平有效，用于启用时钟
CAP	连接到VSS的电容设置时钟频率
AGND_OUT	模拟接地，能够提供和吸收电流
SELECT	当CLCR_IN为逻辑高电平时有效，启用存储设备
CLK_OUT	连接到EEPROM时钟输入
NOT CLK_OUT	连接到TRAC时钟输入
DATA_OUT	CLK_OUT除以4的结果，连接到串行输出存储设备
RESET_OUT	用于TRAC支持电路和TRAC设备的复位

五、典型特性分析

通过一系列的典型特性曲线，我们可以直观地了解TRAC - S2在不同条件下的性能表现。例如，待机电流和时钟电流随温度的变化曲线，AGND_OUT电压随负载电流和温度的变化曲线，RESET_OUT延迟时间和电压随电源电压的变化曲线，阈值电压随温度的变化曲线，以及时钟频率随电容的变化曲线等。这些曲线为工程师在实际设计中提供了重要的参考依据。

六、电路模块分析

1. Rail Splitter

该模块在5V电源之间提供模拟接地轨。通过将外部分压器连接到SETV引脚，可以将AGND_OUT设置为所需的电位。其输出级设计能够为4个TRAC设备及相关电路提供电源，具有低输出电阻，驱动能力为±20mA。

2. Supply Monitor

采用了精密的ZSM560电源监控设计。RESET_OUT提供信号来复位TRAC编程和操作中涉及的所有设备，确保所有设备能同时开关。

3. Programming Logic

为TRAC和存储设备提供编程所需的信号。时钟在片上生成，频率由外部电容设置。DATA_OUT信号是时钟频率除以4的结果，用于初始化EEPROM并促使其输出数据。SELECT引脚用于启用EEPROM芯片选择。此外，该模块还接收来自最后一个TRAC设备的输入信号CLCR_IN，当编程完成时，该信号从“高”变为“低”，用于终止CLK_OUT和DATA_OUT信号。

七、应用电路与兼容存储设备

TRAC - S2的应用电路展示了支持电路、EEPROM和TRAC设备之间的连接方式。如果需要更详细的电路解释，可以参考应用笔记AN27 “How to use the TRAC support chip”，该笔记还展示了对多个TRAC设备进行编程所需的电路。同时，还列出了兼容的存储设备，如ST9346CB1（SGS - Thomson）、93LC46B（Microchip）、NM92C46（National Semiconductor）等。

八、封装尺寸

TRAC - S2采用QSOP16封装，文档中详细给出了各个引脚的尺寸信息，包括毫米和英寸两种单位的最小和最大值，为工程师在PCB设计时提供了准确的参考。

总的来说，TRAC - S2在信号处理电路设计中具有诸多优势，无论是从设计的便捷性、成本控制，还是从功能的完整性和稳定性来看，都值得电子工程师们深入研究和应用。大家在实际设计中是否遇到过类似功能的电路呢？它们与TRAC - S2相比又有哪些优缺点呢？欢迎在评论区分享你的经验和看法。