Ci sono FPGA analogici?

Da quanto ho capito, gli FPGA sono circuiti "digitali" flessibili, che consentono di progettare, costruire e ricostruire un circuito digitale.

Potrebbe sembrare ingenuo o sciocco, ma mi chiedevo se ci sono FPGA o altre tecnologie "flessibili" che rendono disponibili al progettista anche componenti analogici, come amplificatori, A / D o D / A o transceiver o componenti ancora più semplici?

Ho usato una linea di prodotti chiamata Electronically Programmable Analog Circuit (EPAC), probabilmente più di dieci anni fa, che affermava di essere l'equivalente analogico di un FPGA, e Cypress ha prodotto per anni una linea chiamata PSoC (programmabile System On Chip) che incorpora una matrice commutabile di circuiti sia analogici che digitali. Si noti che in entrambi i casi i dispositivi hanno un numero moderatamente piccolo di blocchi funzionali (da 3 a 24 circa nel caso del PSoC) con opzioni di routing piuttosto limitate, piuttosto che fornire centinaia o migliaia di blocchi con interconnessioni sufficienti per consentire routing essenzialmente arbitrario .

Uno dei motivi per cui gli FPGA analogici non offrono nulla di simile alla flessibilità di progettazione dei dispositivi digitali è che anche se si passa un segnale digitale attraverso dozzine o centinaia di livelli di circuiti di routing e logica, ognuno dei quali ha un rapporto segnale-rumore di 10 dB (SNR), il che significa che c'è 1/3 di rumore rispetto al segnale, il segnale risultante può essere pulito. Al contrario, per ottenere un segnale pulito da un dispositivo analogico è necessario che ogni fase attraversata dal segnale sia pulita. Più è complesso il percorso, più è difficile evitare la ricezione di segnali vaganti.

In applicazioni che non sono troppo impegnative, può essere utile avere una piccola quantità di circuiti analogici combinati in un chip. Ad esempio, ho progettato un carillon che utilizza un PSoC per pilotare direttamente un altoparlante piezo; il PSoC include un DAC, un filtro passa basso del quarto ordine e un amplificatore di uscita. Non sarebbe stato difficile usare un chip separato per filtrare e amplificare, ma l'uso del PSoC ha evitato la necessità di un chip aggiuntivo.

Questo è il primo scatto di Google; sembra essere una tecnologia nuovissima e solo pochi produttori le stanno producendo.

Non so se la parte analogica sia flessibile come il blocco FPGA, ma sicuramente combina le caratteristiche.

AGGIORNAMENTO: nell'Actel è presente solo un ADC (ASIC) integrato e un numero fisso di ingressi analogici, a seconda del modello.

Anni fa, Lattice aveva una serie chiamata ispPAC con diverse configurazioni di blocchi analogici programmabili nel sistema. Più complessità a livello di CPLD che a livello di FPGA. Questi sono tutti ormai obsoleti.

Ho il sospetto che ci sia semplicemente troppa variazione nei requisiti tra le diverse applicazioni analogiche per consentire a un chip di "fare tutto". Ad esempio, in un progetto potrebbe essere necessario un buffer di input ADC con precisione a 16 bit; in un altro potresti desiderare solo la precisione a 8 bit e voler mantenere il costo il più basso possibile. Non è possibile che un blocco programmabile per scopi generici possa soddisfare contemporaneamente entrambe le applicazioni.

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , crea array di segnali analogici e misti configurabili (noti come VCA). Questi VCA sono configurabili a maschera singola e non programmabili sul campo. Ciò significa che esiste una carica della maschera e un tempo di elaborazione associati a un VCA.

I costi di fabbricazione VCA sono significativamente inferiori rispetto a un ASIC tradizionale a segnale misto completamente personalizzato. La fabbricazione, il pacchetto e il test VCA possono durare fino a quattro settimane rispetto ai 4-6 mesi per gli ASIC tradizionali.

L'analogo programmabile sul campo soffre di gravi problemi di rumore e prestazioni poiché il tessuto di instradamento contiene un gran numero di transistor.

Via Configurable Analog utilizza vias come risorsa di interconnessione. Questi via sono una parte standard di un design completamente personalizzato ma in un array analogico configurabile via solo i via cambiano per configurare un progetto su un dato VCA.

I Vias sono ad altissime prestazioni, bassa resistenza e silenziosità. Tramite array configurati si ottengono prestazioni IC a segnale misto completamente personalizzate con costi di sviluppo e tempi di fabbricazione molto più bassi.

Ho pubblicato un articolo su Why Field Programmable Analog è un po 'troppo programmabile su PlanetAnalog.com.

Il microcontrollore potrebbe avere alcuni componenti analogici. Ad esempio, STM32F303x (A | C) ha 4 opamp (§3.15) e 7 comparatori (§3.16).

Esiste una quantità molto limitata di personalizzazione: ad esempio, le uscite degli opamp possono essere collegate all'ADC del microcontrollore, ma non possono essere collegate a un pin di uscita o all'ingresso di un comparatore interno. Tuttavia, le uscite dei comparatori possono essere collegate a un pin di uscita . La matrice di interconnessione completa è disponibile in §3.8.

Sono anche sicuro che i microcontrollori di altri fornitori hanno un set simile di periferiche configurabili, ma ho lavorato di recente con la serie STM32, quindi ho familiarità con il loro design.

Puoi consultare Microsemi SmartFusion all'indirizzo;

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

Questi hanno FPGA, uP e analogico programmabile tutto su un chip. Li ho usati in un progetto scolastico e ho usato tutte quelle parti con successo.

Anadigm crea un array analogico programmabile FPAA o sul campo. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Il loro software di progettazione rende banale l'installazione di un filtro o molte altre funzioni analogiche. Servenger realizza una scheda di sviluppo <400USD a basso costo che supporta il software di progettazione Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/