¿Existen FPGA analógicos?

He usado una línea de productos llamada Electronically Programmable Analog Circuit (EPAC), probablemente hace más de diez años, que decía ser el equivalente analógico de un FPGA, y Cypress ha producido durante años una línea llamada PSoC (Programmable Analog Circuit). System On Chip) que incorpora matrices conmutables de circuitos tanto analógicos como digitales. Tenga en cuenta que, en ambos casos, los dispositivos tienen una cantidad moderadamente pequeña de bloques funcionales (de 3 a 24 en el caso del PSoC) con opciones de enrutamiento algo limitadas, en lugar de proporcionar cientos o miles de bloques con suficientes interconexiones para permitir un enrutamiento esencialmente arbitrario. .

Una de las razones por las que los FPGA analógicos no ofrecen ni cerca de la flexibilidad de diseño de los dispositivos digitales es que incluso si uno pasa una señal digital a través de docenas o cientos de niveles de enrutamiento y circuitos lógicos, cada uno de los cuales tiene una relación señal-ruido de 10 dB. (SNR), lo que significa que hay 1/3 del ruido de la señal, la señal resultante puede ser limpia. Por el contrario, obtener una señal limpia de un dispositivo analógico requiere que cada etapa por la que pasa la señal esté limpia. Cuanto más complejo sea el enrutamiento, más difícil será evitar captar señales perdidas.

En aplicaciones que no son demasiado exigentes, puede ser útil tener una pequeña cantidad de circuitos analógicos combinados en un chip. Por ejemplo, diseñé una caja de música que usa un PSoC para controlar directamente un altavoz piezoeléctrico; el PSoC incluye un DAC, un filtro de paso bajo de cuarto orden y un amplificador de salida. No habría sido difícil usar un chip separado para filtrar y amplificar, pero usar el PSoC evitó la necesidad de un chip adicional.

Esta es la primera toma de Google; parece ser una tecnología muy nueva, y solo unos pocos fabricantes los están produciendo.

No sé si la parte analógica es flexible como el bloque FPGA, pero seguro que combina las características.

ACTUALIZACIÓN: En el Actel solo hay un ADC integrado (ASIC) y un número fijo de entradas analógicas, según el modelo.

Hace años, Lattice tenía una serie llamada ispPAC con diferentes configuraciones de bloques analógicos programables en el sistema. Más complejidad a nivel de CPLD que a nivel de FPGA. Todos estos están ahora obsoletos.

Sospecho que simplemente hay demasiada variación en los requisitos entre diferentes aplicaciones analógicas para permitir que un chip "lo haga todo". Por ejemplo, en un diseño, es posible que necesite un búfer de entrada ADC con una precisión de 16 bits; en otro, es posible que solo necesite una precisión de 8 bits y desee mantener el costo lo más bajo posible. No hay forma de que un bloque programable de propósito general pueda adaptarse simultáneamente a ambas aplicaciones.

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , se fabrica a través de matrices de señales mixtas y analógicas configurables (conocidas como VCA). Estos VCA son configurables con una sola máscara y no programables en campo. Esto significa que hay un cargo de máscara y un tiempo de procesamiento asociado con un VCA.

Los costos de fabricación de VCA son significativamente más bajos que los de un ASIC tradicional de señal mixta totalmente personalizado. La fabricación, el paquete y la prueba de VCA pueden durar tan solo cuatro semanas en comparación con los 4 a 6 meses de los ASIC tradicionales.

El campo analógico programable sufre graves problemas de ruido y rendimiento porque la estructura de enrutamiento contiene una gran cantidad de transistores.

Vía analógica configurable utiliza vías como recurso de interconexión. Estas vías son una parte estándar de un diseño totalmente personalizado, pero en una matriz analógica configurable vía solo las vías cambian para configurar un diseño en un VCA dado.

Las vías son de muy alto rendimiento, baja resistencia y bajo nivel de ruido. Los arreglos configurados a través de Via tienen un rendimiento de IC de señal mixta completamente personalizado con costos de desarrollo y tiempos de fabricación mucho más bajos.

Publiqué un artículo sobre Por qué el análogo programable de campo es demasiado programable en PlanetAnalog.com.

Su microcontrolador puede tener algunos componentes analógicos. Por ejemplo, el STM32F303x(A|C) tiene 4 amplificadores operacionales (§3.15) y 7 comparadores (§3.16).

Hay una cantidad muy limitada de personalización; por ejemplo, las salidas de los amplificadores operacionales se pueden conectar al ADC del microcontrolador, pero no se pueden conectar a un pin de salida o a la entrada de un comparador interno. Sin embargo, las salidas de los comparadores se pueden conectar a un pin de salida . La matriz de interconexión completa se puede encontrar en §3.8.

También estoy seguro de que los microcontroladores de otros proveedores tienen un conjunto similar de periféricos configurables, pero recientemente he estado trabajando con la serie STM32, por lo que estoy familiarizado con su diseño.

Puede consultar Microsemi SmartFusion en;

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

Estos tienen FPGA, up y analógico programable, todo en un solo chip. Los usé en un proyecto escolar y utilicé todas esas partes con éxito.

Anadigm fabrica una matriz analógica programable en campo o FPAA. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Su software de diseño hace que sea trivial configurar un filtro o muchas otras funciones analógicas. Servenger fabrica una placa de desarrollo de bajo costo <400 USD que admite el software de diseño Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/