Czy są jakieś analogowe układy FPGA?

Rozumiem, że układy FPGA to elastyczne obwody „cyfrowe”, które pozwalają projektować, budować i przebudowywać układ cyfrowy.

Może to zabrzmieć naiwnie lub głupio, ale zastanawiałem się, czy istnieją układy FPGA lub inne „elastyczne” technologie, które również udostępniają projektantowi komponenty analogowe, takie jak wzmacniacze, A / D lub D / A lub transiwery, a nawet prostsze komponenty?

Użyłem linii produktów o nazwie Elektronicznie Programowalny Obwód Analogowy (EPAC), prawdopodobnie już ponad dziesięć lat temu, która twierdziła, że ​​jest analogicznym odpowiednikiem FPGA, a Cypress od lat produkuje linię o nazwie PSoC (Programowalny) System On Chip), który zawiera przełączalne tablice obwodów analogowych i cyfrowych. Należy pamiętać, że w obu przypadkach urządzenia mają umiarkowanie małą liczbę bloków funkcjonalnych (około 3 do 24 w przypadku PSoC) z nieco ograniczonymi opcjami routingu, zamiast dostarczania setek lub tysięcy bloków z wystarczającą liczbą połączeń wewnętrznych, aby umożliwić zasadniczo arbitralne routing .

Jednym z powodów, dla których analogowe układy FPGA nie oferują elastyczności projektowej urządzeń cyfrowych, jest to, że nawet jeśli przepuszcza się sygnał cyfrowy przez dziesiątki lub setki poziomów routingu i obwodów logicznych, z których każdy ma stosunek sygnału do szumu wynoszący 10 dB (SNR), co oznacza, że ​​jest 1/3 tyle szumu, co sygnał, wynikowy sygnał może być czysty. Natomiast uzyskanie czystego sygnału z urządzenia analogowego wymaga, aby każdy etap, przez który przechodzi sygnał, musi być czysty. Im bardziej złożony jest routing, tym trudniej jest uniknąć odbierania sygnałów błądzących.

W aplikacjach, które nie są zbyt wymagające, przydatne może być połączenie niewielkiej ilości obwodów analogowych w jeden układ. Na przykład zaprojektowałem pozytywkę, która wykorzystuje PSoC do bezpośredniego sterowania głośnikiem piezo; PSoC zawiera przetwornik cyfrowo-analogowy, filtr dolnoprzepustowy czwartego rzędu i wzmacniacz wyjściowy. Wykorzystanie oddzielnego układu do filtrowania i wzmocnienia nie byłoby trudne, ale użycie PSoC pozwoliło uniknąć konieczności stosowania dodatkowego układu.

To jest pierwszy strzał od Google; wydaje się być bardzo nową technologią i produkuje je tylko kilku producentów.

Nie wiem, czy część analogowa jest elastyczna jak blok FPGA, ale na pewno łączy w sobie cechy.

AKTUALIZACJA: W Actel jest tylko zintegrowany ADC (ASIC) i stała liczba wejść analogowych, w zależności od modelu.

Wiele lat temu Lattice miał serię o nazwie ispPAC z różnymi konfiguracjami programowalnych bloków analogowych. Większa złożoność na poziomie CPLD niż na poziomie FPGA. Wszystkie są teraz przestarzałe.

Podejrzewam, że istnieje po prostu zbyt duża różnorodność wymagań w różnych aplikacjach analogowych, aby jeden układ mógł „zrobić to wszystko”. Na przykład w jednym projekcie może być potrzebny bufor wejściowy ADC z 16-bitową dokładnością; w innym możesz potrzebować tylko 8-bitowej dokładności i utrzymać możliwie najniższy koszt. W żaden sposób programowalny blok ogólnego przeznaczenia nie może jednocześnie pasować do obu tych aplikacji.

Triada Semiconductor, www.TriadSemi.com , wykonuje za pomocą konfigurowalnych tablic sygnałów analogowych i mieszanych (znanych jako VCA). Te VCA są konfigurowalne z jedną maską i nie mogą być programowane w terenie. Oznacza to, że z VCA związany jest ładunek maski i czas przetwarzania.

Koszty produkcji VCA są znacznie niższe niż w przypadku tradycyjnego w pełni niestandardowego ASIC z mieszanym sygnałem. Wytwarzanie, pakowanie i testowanie VCA może trwać zaledwie cztery tygodnie w porównaniu z 4-6 miesiącami w przypadku tradycyjnych układów ASIC.

Programowalny analogowy obiekt cierpi z powodu poważnych problemów związanych z hałasem i wydajnością, ponieważ struktura trasowania zawiera dużą liczbę tranzystorów.

Przez konfigurowalny analog wykorzystuje przelotki jako zasób połączenia. Te przelotki są standardową częścią całkowicie niestandardowego projektu, ale w konfigurowalnej tablicy analogowej zmieniają się tylko przelotki, aby skonfigurować projekt na danym VCA.

Przelotki mają bardzo wysoką wydajność, niską oporność i niski poziom hałasu. Dzięki skonfigurowanym macierzom uzyskuje się w pełni niestandardową wydajność układów scalonych z mieszanym sygnałem przy znacznie niższych kosztach programowania i czasach produkcji.

Na PlanetAnalog.com opublikowałem artykuł o tym, dlaczego programowalny analogowo jest trochę zbyt programowalny .

Twój mikrokontroler może mieć niektóre komponenty analogowe. Na przykład STM32F303x (A | C) ma 4 opampy (§3.15) i 7 komparatorów (§3.16).

Możliwości dostosowywania są bardzo ograniczone - na przykład wyjścia wzmacniaczy operacyjnych można podłączyć do ADC mikrokontrolera, ale nie można ich podłączyć do pinów wyjściowych ani do wejścia wewnętrznego komparatora. Jednak wyjścia komparatorów można podłączyć do styku wyjściowego . Pełną matrycę połączeń można znaleźć w §3.8.

Jestem również pewien, że mikrokontrolery innych producentów mają podobny zestaw konfigurowalnych urządzeń peryferyjnych - ale ostatnio pracowałem z serią STM32, więc znam ich konstrukcję.

Możesz sprawdzić Microsemi SmartFusion na;

http://www.microsemi.com/products/fpga-soc/soc-fpga/smartfusion

Mają one układ FPGA, uP i programowalny analog w jednym układzie. Wykorzystałem je w projekcie szkolnym i z powodzeniem wykorzystałem wszystkie te części.

Anadigm tworzy FPAA lub programowalną macierz analogową. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Ich oprogramowanie do projektowania sprawia, że ​​ustawienie filtra lub wielu innych funkcji analogowych jest banalne. Servenger tworzy tanią płytę programistyczną <400USD, która obsługuje oprogramowanie projektanta Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/