Чи є аналогові FPGA?

Як я розумію, FPGA - це гнучкі "цифрові" схеми, які дозволяють проектувати та будувати та відновлювати цифрову схему.

Це може здатися наївним або нерозумним, але мені було цікаво, чи є FPGA або інші "гнучкі" технології, які також роблять аналогові компоненти доступними для дизайнера, як підсилювачі, або A / D, D / A, або приймачі, або навіть більш прості компоненти?

Я використовував лінійку продуктів під назвою "Електронно програмований аналоговий ланцюг" (EPAC), ймовірно, більше десяти років тому до цього часу, яка претендувала на аналог еквівалента FPGA, а Cypress протягом багатьох років виробляє лінію під назвою PSoC (Programmable System On Chip), який включає в себе переключаються масиви як аналогової, так і цифрової мікросхем. Зауважте, що в обох випадках пристрої мають помірно невелику кількість функціональних блоків (від 3 до 24 або більше у випадку PSoC) з дещо обмеженими варіантами маршрутизації, а не надають сотням чи тисячам блоків достатньо взаємозв'язків, щоб дозволити фактично довільну маршрутизацію .

Однією з причин того, що аналогові FPGA не пропонують ніде поблизу проектної гнучкості цифрових пристроїв, полягає в тому, що навіть якщо один передає цифровий сигнал через десятки або сотні рівнів маршрутизації та логічної схеми, кожен з яких має 10dB співвідношення сигнал / шум. (SNR), значить, на 1/3 стільки шуму, скільки сигналу, отриманий сигнал може бути чистим. Навпаки, отримання чистого сигналу від аналогового пристрою вимагає, щоб кожен етап, через який проходить сигнал, повинен бути чистим. Чим складніше маршрутизація, тим складніше уникнути прийому бродячих сигналів.

У додатках, які не надто вимогливі, може бути корисним невелика кількість аналогових схем, об'єднаних в мікросхему. Наприклад, я створив музичну скриньку, яка використовує PSoC для прямого керування п’єзо-динаміком; PSoC включає ЦАП, фільтр низького проходу четвертого порядку та підсилювач виходу. Використовувати окремий чіп було б важко для фільтрації та посилення, але використання PSoC уникло необхідності в додатковій мікросхемі.

Це перший кадр від Google; Здається, це дуже нова технологія, і лише деякі виробники виробляють їх.

Я не знаю, чи гнучка аналогова частина, як блок FPGA, але, безумовно, вона поєднує в собі функції.

ОНОВЛЕННЯ: В Actel є лише інтегрований АЦП (ASIC) і фіксована кількість аналогових входів, залежно від моделі.

Роки тому Lattice мала серію під назвою ispPAC з різною конфігурацією системно-програмованих аналогових блоків. Більш висока складність на рівні CPLD, ніж на рівні FPGA. Це всі тепер застарілі.

Я підозрюю, що в запитах для різних аналогових додатків просто занадто багато варіацій, щоб один чіп міг "зробити все". Наприклад, в одному дизайні вам може знадобитися вхідний буфер АЦП з 16-бітовою точністю; в іншому вам може знадобитися лише 8-бітна точність і хочете, щоб вартість була максимально низькою. Ні в якому разі програмований блок загального призначення не може одночасно відповідати обом цим програмам.

Тріадний напівпровідник, www.TriadSemi.com , створює за допомогою настроюваних аналогових та змішаних сигнальних масивів (відомих як VCA). Ці VCA налаштовані з одномасковою конфігурацією, а не програмовані на місцях. Це означає, що є заряд маски та час обробки, пов'язаний з VCA.

Витрати на виготовлення VCA значно нижчі, ніж традиційні повноцінні ASIC зі змішаним сигналом. Виробництво, упаковка та тест на VCA можуть скласти лише чотири тижні порівняно з 4-6 місяців для традиційних ASIC.

Програмований польовий аналог страждає від серйозних проблем із шумом та продуктивністю, оскільки тканина маршрутизації містить велику кількість транзисторів.

Через налаштований аналог використовується ВІАС як ресурс для з'єднання. Ці ВІАС є стандартною частиною повнорозмірного дизайну, але в конфігуруваному аналоговому масиві змінюються лише віади, щоб налаштувати дизайн на заданий VCA.

Vias відрізняється високою продуктивністю, низькою стійкістю і низьким рівнем шуму. Через налаштовані масиви мають повнофункціональну продуктивність ІС зі змішаним сигналом зі значно меншими витратами на розробку та час виготовлення.

Я розмістив статтю на тему Чому поле програмований аналог трохи програмується на PlanetAnalog.com.

Мікроконтролер може мати деякі аналогові компоненти. Наприклад, STM32F303x (A | C) має 4 opamps (§3.15) та 7 компараторів (§3.16).

Існує дуже обмежена кількість настроювальних можливостей - наприклад, виходи opamps можуть бути підключені до АЦП мікроконтролера, але вони не можуть бути підключені до вихідного штифта або до входу внутрішнього компаратора. Однак виходи компараторів можуть бути підключені до вихідного штифта . Повну матрицю взаємозв'язку можна знайти в §3.8.

Я також впевнений, що мікроконтролери інших постачальників мають подібний набір настроюваних периферійних пристроїв - але я нещодавно працював із серією STM32, тому я знайомий з їх дизайном.

Ви можете перевірити Microsemi SmartFusion за адресою;

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

Вони мають FPGA, uP та програмований аналог, всі на одному мікросхемі. Я використовував їх у шкільному проекті та використовував усі ці частини успішно.

Анадигма робить аналоговий масив FPAA або поле, що програмується. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Програмне забезпечення їх дизайнера робить тривіальним налаштування фільтра або багатьох інших аналогових функцій. Servenger робить низьку вартість <400USD дошка розвитку, яка підтримує програмне забезпечення дизайнера Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/