Gibt es analoge FPGAs?

Ich habe vor wahrscheinlich mehr als zehn Jahren eine Produktlinie namens Electronically Programmable Analog Circuit (EPAC) verwendet, die behauptete, das analoge Äquivalent eines FPGA zu sein, und Cypress produziert seit Jahren eine Linie namens PSoC (Programmable System On Chip), das umschaltbare Arrays aus analogen und digitalen Schaltungen enthält. Beachten Sie, dass die Geräte in beiden Fällen über eine mäßig kleine Anzahl von Funktionsblöcken (3 bis 24 oder so im Fall des PSoC) mit etwas eingeschränkten Routing-Optionen verfügen, anstatt Hunderte oder Tausende von Blöcken mit genügend Verbindungen bereitzustellen, um ein im Wesentlichen willkürliches Routing zu ermöglichen .

Ein Grund dafür, dass analoge FPGAs nicht annähernd die Designflexibilität digitaler Geräte bieten, ist, dass selbst wenn man ein digitales Signal durch Dutzende oder Hunderte von Routing- und Logikschaltungsebenen leitet, von denen jede einen Signal-Rausch-Abstand von 10 dB hat (SNR), was bedeutet, dass 1/3 so viel Rauschen wie Signal vorhanden ist, kann das resultierende Signal sauber sein. Um dagegen ein sauberes Signal von einem analogen Gerät zu erhalten, muss jede Stufe, die das Signal durchläuft, sauber sein. Je komplexer das Routing, desto schwieriger ist es, das Auffangen von Streusignalen zu vermeiden.

In Anwendungen, die nicht zu anspruchsvoll sind, kann es nützlich sein, eine kleine Menge analoger Schaltungen in einem Chip zu kombinieren. Zum Beispiel habe ich eine Spieluhr entworfen, die einen PSoC verwendet, um einen Piezo-Lautsprecher direkt anzutreiben; Der PSoC enthält einen DAC, einen Tiefpassfilter vierter Ordnung und einen Ausgangsverstärker. Es wäre nicht schwer gewesen, einen separaten Chip für die Filterung und Verstärkung zu verwenden, aber die Verwendung des PSoC vermeidet die Notwendigkeit eines zusätzlichen Chips.

Dies ist die erste Aufnahme von Google; scheint eine sehr neue Technologie zu sein, und nur wenige Hersteller produzieren sie.

Ich weiß nicht, ob der analoge Teil so flexibel ist wie der FPGA-Block, aber sicher kombiniert er die Funktionen.

UPDATE: Im Actel gibt es nur einen integrierten ADC (ASIC) und je nach Modell eine feste Anzahl analoger Eingänge.

Vor Jahren hatte Lattice eine Serie namens ispPAC mit verschiedenen Konfigurationen von im System programmierbaren analogen Blöcken. Mehr Komplexität auf CPLD-Ebene als auf FPGA-Ebene. Diese sind jetzt alle veraltet.

Ich vermute, dass die Anforderungen bei verschiedenen analogen Anwendungen einfach zu unterschiedlich sind, als dass ein Chip "alles erledigen" könnte. Beispielsweise benötigen Sie in einem Design möglicherweise einen ADC-Eingangspuffer mit 16-Bit-Genauigkeit; in einem anderen möchten Sie möglicherweise nur eine 8-Bit-Genauigkeit wünschen und die Kosten so niedrig wie möglich halten. Es gibt keine Möglichkeit, dass ein programmierbarer Allzweckblock gleichzeitig für beide Anwendungen geeignet ist.

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , stellt über konfigurierbare Analog- und Mixed-Signal-Arrays (bekannt als VCAs) her. Diese VCAs sind einzelmaskenkonfigurierbar und nicht feldprogrammierbar. Dies bedeutet, dass mit einem VCA eine Maskenladung und Verarbeitungszeit verbunden ist.

Die VCA-Fertigungskosten sind deutlich niedriger als bei einem herkömmlichen, vollständig kundenspezifischen Mixed-Signal-ASIC. VCA-Fertigung, Gehäuse und Test können nur vier Wochen dauern, verglichen mit 4-6 Monaten bei herkömmlichen ASICs.

Field Programmable Analog leidet unter ernsthaften Rausch- und Leistungsproblemen, da das Routing-Fabric eine große Anzahl von Transistoren enthält.

Via Configurable Analog verwendet Vias als Verbindungsressource. Diese Durchkontaktierungen sind ein Standardbestandteil eines vollständig benutzerdefinierten Designs, aber in einem via-konfigurierbaren analogen Array ändern sich nur die Durchkontaktierungen, um ein Design auf einem bestimmten VCA zu konfigurieren.

Vias sind sehr performant, niederohmig und rauscharm. Über konfigurierte Arrays verfügen über eine vollständig kundenspezifische Mixed-Signal-IC-Leistung mit viel geringeren Entwicklungskosten und Fertigungszeiten.

Ich habe auf PlanetAnalog.com einen Artikel darüber gepostet, warum feldprogrammierbares Analog ein wenig zu programmierbar ist.

Ihr Mikrocontroller verfügt möglicherweise über einige analoge Komponenten. Beispielsweise hat der STM32F303x(A|C) 4 Operationsverstärker (§3.15) und 7 Komparatoren (§3.16).

Es gibt eine sehr begrenzte Menge an Anpassungsmöglichkeiten – zum Beispiel können die Ausgänge der Operationsverstärker mit dem ADC des Mikrocontrollers verbunden werden, aber sie können nicht mit einem Ausgangspin oder mit dem Eingang eines internen Komparators verbunden werden. Die Ausgänge der Komparatoren können jedoch mit einem Ausgangspin verbunden werden . Die vollständige Verbindungsmatrix finden Sie in §3.8.

Ich bin mir auch sicher, dass Mikrocontroller anderer Anbieter einen ähnlichen Satz konfigurierbarer Peripheriegeräte haben - aber ich habe kürzlich mit der STM32-Serie gearbeitet, daher bin ich mit ihrem Design vertraut.

Sie können sich Microsemi SmartFusion ansehen unter;

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

Diese haben FPGA, uP und programmierbares Analog auf einem Chip. Ich habe diese in einem Schulprojekt verwendet und alle diese Teile erfolgreich eingesetzt.

Anadigm stellt ein FPAA- oder feldprogrammierbares analoges Array her. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Ihre Designer-Software macht es einfach, einen Filter oder viele andere analoge Funktionen einzurichten. Servenger stellt ein kostengünstiges <400USD-Entwicklungsboard her, das die Anadigm-Designersoftware unterstützt. PAM 5002R http://www.servenger.com/