มี FPGA อะนาล็อกหรือไม่

ตามที่ฉันเข้าใจแล้ว FPGA นั้นเป็นวงจร "ดิจิตอล" ที่ยืดหยุ่นซึ่งช่วยให้คุณออกแบบและสร้างและสร้างวงจรดิจิทัลขึ้นใหม่

มันอาจฟังดูไร้เดียงสาหรืองี่เง่า แต่ฉันสงสัยว่ามี FPGA หรือเทคโนโลยี "ยืดหยุ่น" อื่น ๆ ที่ทำให้ส่วนประกอบอะนาล็อกพร้อมใช้งานสำหรับนักออกแบบเช่นแอมป์หรือ A / D หรือ D / A หรือตัวรับส่งสัญญาณ

ฉันได้ใช้สายผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่า Electronically Programmable Analog Circuit (EPAC) ซึ่งอาจมากกว่าสิบปีที่แล้วซึ่งอ้างว่าเทียบเท่ากับ FPGA และ Cypress ได้ผลิตสายที่เรียกว่า PSoC เป็นเวลาหลายปี System On Chip) ซึ่งรวมเอาอาเรย์ที่สลับได้ของวงจรทั้งแบบอะนาล็อกและดิจิตอล โปรดทราบว่าในทั้งสองกรณีอุปกรณ์มีบล็อกการทำงานจำนวนเล็กน้อยในระดับปานกลาง (3 ถึง 24 หรือมากกว่านั้นในกรณีของ PSoC) ที่มีตัวเลือกการกำหนดเส้นทางค่อนข้าง จำกัด แทนที่จะให้บล็อกหลายร้อยหรือหลายพันบล็อกที่มีการเชื่อมต่อที่เพียงพอ .

เหตุผลหนึ่งที่ FPGA อะนาล็อกไม่ได้มีให้ที่ใดก็ได้ใกล้กับความยืดหยุ่นในการออกแบบของอุปกรณ์ดิจิตอลคือแม้ว่าจะมีสัญญาณดิจิตอลผ่านการกำหนดเส้นทางและวงจรลอจิกหลายสิบหรือหลายร้อยระดับซึ่งแต่ละอันมีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน 10dB (SNR) ซึ่งหมายความว่ามีสัญญาณรบกวนมากถึง 1 ใน 3 สัญญาณผลลัพธ์ที่ได้จะสะอาด ในทางตรงกันข้ามการรับสัญญาณที่สะอาดจากอุปกรณ์อะนาล็อกนั้นต้องการให้ทุกขั้นตอนที่สัญญาณต้องผ่านการทำความสะอาด ยิ่งการกำหนดเส้นทางซับซ้อนมากเท่าไหร่ก็ยากที่จะหลีกเลี่ยงการรับสัญญาณที่หลงทางเท่านั้น

ในแอปพลิเคชันที่ไม่ต้องการมากเกินไปการมีวงจรอะนาล็อกจำนวนเล็กน้อยรวมอยู่ในชิปจะมีประโยชน์ ตัวอย่างเช่นฉันได้ออกแบบกล่องดนตรีที่ใช้ PSoC เพื่อขับลำโพง Piezo โดยตรง PSoC ประกอบด้วย DAC ตัวกรอง low-pass ลำดับที่สี่และแอมพลิฟายเออร์เอาท์พุท มันไม่ยากเลยที่จะใช้ชิปแยกต่างหากเพื่อทำการกรองและขยายสัญญาณ แต่การใช้ PSoC หลีกเลี่ยงความต้องการชิปเพิ่มเติม

นี่เป็นช็อตแรกจาก Google น่าจะเป็นเทคโนโลยีใหม่มากและเท่านั้นมีผู้ผลิตเพียงไม่กี่รายเท่านั้นที่ผลิตพวกเขา

ฉันไม่รู้ว่าส่วนอะนาล็อกนั้นมีความยืดหยุ่นเหมือนบล็อก FPGA หรือไม่ แต่แน่นอนว่ามันรวมคุณสมบัติต่างๆเข้าด้วยกัน

UPDATE: ใน Actel มีเพียง ADC (ASIC) ในตัวและอินพุตอนาล็อกจำนวนคงที่ขึ้นอยู่กับรุ่น

หลายปีที่ผ่านมา Lattice มีซีรีย์ที่เรียกว่าispPACพร้อมการกำหนดค่าต่าง ๆ ของบล็อกอะนาล็อกที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ ความซับซ้อนในระดับ CPLD มากกว่าระดับ FPGA สิ่งเหล่านี้ล้าสมัยไปแล้ว

ฉันสงสัยว่ามีความต้องการเปลี่ยนแปลงในแอพพลิเคชั่นแบบอะนาล็อกที่แตกต่างกันมากเกินไปเพียงเพื่อให้ชิปตัวเดียว "ทำทุกอย่าง" ตัวอย่างเช่นในการออกแบบเดียวคุณอาจต้องใช้บัฟเฟอร์อินพุต ADC ที่มีความแม่นยำ 16 บิต คุณอาจต้องการเพียงความแม่นยำ 8 บิตและต้องการประหยัดค่าใช้จ่ายให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้ ไม่มีวิธีใดที่โปรแกรมบล็อกที่มีวัตถุประสงค์ทั่วไปสามารถใช้งานได้กับทั้งสองแอปพลิเคชันเหล่านั้น

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.comผลิตผ่านอะนาล็อกและสัญญาณผสมที่สามารถกำหนดค่าได้ (เรียกว่า VCAs) VCAs เหล่านี้สามารถกำหนดค่ามาสก์เดียวและไม่สามารถตั้งโปรแกรมฟิลด์ได้ นี่หมายความว่ามีการคิดค่าธรรมเนียมหน้ากากและเวลาในการดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับ VCA

ต้นทุนการผลิต VCA นั้นต่ำกว่า ASIC สัญญาณผสมที่กำหนดเองเต็มรูปแบบอย่างมีนัยสำคัญ การผลิต VCA บรรจุภัณฑ์และการทดสอบสามารถสั้นเพียงสี่สัปดาห์เมื่อเทียบกับ 4-6 เดือนสำหรับ ASIC แบบดั้งเดิม

อะนาล็อกที่สามารถตั้งโปรแกรมภาคสนามได้รับผลกระทบจากเสียงรบกวนและปัญหาด้านประสิทธิภาพเนื่องจากโครงสร้างการกำหนดเส้นทางมีทรานซิสเตอร์จำนวนมาก

ผ่านการตั้งค่าคอนฟิกแบบอะนาล็อกใช้ vias เป็นทรัพยากรการเชื่อมต่อระหว่างกัน จุดแวะเหล่านี้เป็นส่วนมาตรฐานของการออกแบบเต็มรูปแบบที่กำหนดเอง แต่ในอาเรย์แบบอะนาล็อกที่กำหนดค่าได้เฉพาะจุดเปลี่ยนจะกำหนดค่าการออกแบบลงบน VCA ที่กำหนด

Vias นั้นมีประสิทธิภาพสูง, ความต้านทานต่ำและเสียงรบกวนต่ำ ผ่านอาร์เรย์ที่กำหนดค่าไว้จะมีประสิทธิภาพของสัญญาณ IC แบบผสมที่กำหนดเองเต็มรูปแบบโดยมีต้นทุนการพัฒนาและเวลาการผลิตที่ต่ำ

ฉันโพสต์บทความเกี่ยวกับเหตุใดฟิลด์ที่ตั้งโปรแกรมได้อะนาล็อกจึงสามารถตั้งโปรแกรมได้เล็กน้อยบน PlanetAnalog.com

ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณอาจมีส่วนประกอบแบบแอนะล็อก ตัวอย่างเช่นSTM32F303x (A | C)มี 4 opamps (§3.15) และ 7 comparators (§3.16)

Customizablity มีจำนวน จำกัด - ตัวอย่างเช่นเอาต์พุตของ opamps สามารถเชื่อมต่อกับ ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์ แต่ไม่สามารถเชื่อมต่อกับขาออกหรืออินพุตของตัวเปรียบเทียบภายใน อย่างไรก็ตามผล comparators ที่สามารถเชื่อมต่อกับขาเอาท์พุท เมทริกซ์การเชื่อมต่อระหว่างกันแบบเต็มสามารถพบได้ใน§3.8

ฉันยังมั่นใจว่าไมโครคอนโทรลเลอร์จากผู้ขายรายอื่นมีอุปกรณ์ต่อพ่วงที่กำหนดค่าได้เหมือนกัน แต่ฉันเพิ่งทำงานกับชุด STM32 เมื่อเร็ว ๆ นี้ดังนั้นฉันจึงคุ้นเคยกับการออกแบบของพวกเขา

คุณสามารถตรวจสอบ Microsemi SmartFusion ได้ที่;

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

เหล่านี้มี FPGA, uP และอนาล็อกแบบตั้งโปรแกรมได้ทั้งหมดในชิปตัวเดียว ฉันใช้สิ่งเหล่านี้ในโครงการโรงเรียนและใช้ชิ้นส่วนเหล่านั้นให้สำเร็จ

Anadigm สร้าง FPAA หรืออาร์เรย์แบบอะนาล็อกที่โปรแกรมได้ http://www.anadigm.com/fpaa.asp ซอฟต์แวร์ผู้ออกแบบทำให้การตั้งค่าตัวกรองหรือฟังก์ชันแอนะล็อกอื่น ๆ เป็นเรื่องไม่สำคัญ Servenger สร้างบอร์ดพัฒนาราคาต่ำกว่า <400 ดอลล่าร์สหรัฐที่รองรับซอฟต์แวร์ตัวออกแบบ Anadigm PAM 5002R http://www.servenger.com/