Существуют ли аналоговые ПЛИС?

Я использовал линейку продуктов под названием Electronic Programmable Analog Circuit (EPAC), вероятно, более десяти лет назад, которая претендовала на звание аналогового эквивалента FPGA, и Cypress в течение многих лет выпускала линейку под названием PSoC (Programmable Programmable Analog Circuit). System On Chip), который включает в себя переключаемые массивы как аналоговых, так и цифровых схем. Обратите внимание, что в обоих случаях устройства имеют умеренно небольшое количество функциональных блоков (от 3 до 24 или около того в случае PSoC) с несколько ограниченными возможностями маршрутизации, а не предоставляют сотни или тысячи блоков с достаточным количеством межсоединений, чтобы обеспечить практически произвольную маршрутизацию. .

Одной из причин, по которой аналоговые ПЛИС не обеспечивают гибкости проектирования цифровых устройств, является то, что даже если цифровой сигнал проходит через десятки или сотни уровней маршрутизации и логических схем, каждый из которых имеет отношение сигнал/шум 10 дБ. (SNR), что означает, что шум составляет 1/3 от количества сигнала, результирующий сигнал может быть чистым. Напротив, получение чистого сигнала от аналогового устройства требует, чтобы каждый этап, через который проходит сигнал, был чистым. Чем сложнее маршрутизация, тем труднее избежать приема паразитных сигналов.

В приложениях, которые не слишком требовательны, может быть полезно объединение небольшого количества аналоговых схем в микросхему. Например, я разработал музыкальную шкатулку, в которой используется PSoC для прямого управления пьезодинамиком; PSoC включает в себя ЦАП, фильтр нижних частот четвертого порядка и выходной усилитель. Было бы нетрудно использовать отдельный чип для фильтрации и усиления, но использование PSoC позволило избежать необходимости в дополнительном чипе.

Это первый снимок от Google; кажется, что это очень новая технология, и только несколько производителей производят их.

Я не знаю, является ли аналоговая часть гибкой, как блок FPGA, но точно сочетает в себе функции.

ОБНОВЛЕНИЕ: В Actel есть только встроенный АЦП (ASIC) и фиксированное количество аналоговых входов, в зависимости от модели.

Несколько лет назад у Lattice была серия под названием ispPAC с различными конфигурациями аналоговых блоков, программируемых внутри системы. Более сложная на уровне CPLD, чем на уровне FPGA. Все это уже устарело.

Я подозреваю, что просто слишком много различий в требованиях к различным аналоговым приложениям, чтобы позволить одному чипу «сделать все». Например, в одном проекте вам может понадобиться входной буфер АЦП с 16-разрядной точностью; в другом вам может понадобиться только 8-битная точность и желание сохранить стоимость как можно ниже. Невозможно, чтобы программируемый блок общего назначения мог одновременно подходить для обоих этих приложений.

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , производит настраиваемые массивы аналоговых и смешанных сигналов (известные как VCA). Эти VCA настраиваются по одной маске и не программируются на месте. Это означает, что с VCA связана плата за маску и время обработки.

Затраты на изготовление VCA значительно ниже, чем у традиционных специализированных ASIC со смешанными сигналами. Изготовление, упаковка и тестирование VCA может занять всего четыре недели по сравнению с 4-6 месяцами для традиционных ASIC.

Программируемый аналоговый модуль имеет серьезные проблемы с шумом и производительностью, поскольку структура маршрутизации содержит большое количество транзисторов.

Via Configurable Analog использует переходные отверстия в качестве ресурса межсоединений. Эти переходные отверстия являются стандартной частью полностью индивидуальной конструкции, но в аналоговом массиве с конфигурируемыми переходными отверстиями изменяются только переходные отверстия для настройки проекта на данный VCA.

Переходные отверстия очень высокопроизводительны, имеют низкое сопротивление и низкий уровень шума. Сконфигурированные массивы Via имеют полностью настраиваемые характеристики ИС для смешанных сигналов с гораздо меньшими затратами на разработку и временем изготовления.

Я разместил статью « Почему программируемый аналоговый модуль слишком программируемый» на PlanetAnalog.com.

Ваш микроконтроллер может иметь некоторые аналоговые компоненты. Например, STM32F303x(A|C) имеет 4 операционных усилителя (§3.15) и 7 компараторов (§3.16).

Существует очень ограниченное количество возможностей настройки — например, выходы операционных усилителей могут быть подключены к АЦП микроконтроллера, но они не могут быть подключены к выходному выводу или входу внутреннего компаратора. Однако выходы компараторов могут быть подключены к выходному контакту . Полную матрицу межсоединений можно найти в §3.8.

Я также уверен, что микроконтроллеры других производителей имеют аналогичный набор настраиваемых периферийных устройств, но я недавно работал с серией STM32, поэтому я знаком с их конструкцией.

Вы можете проверить Microsemi SmartFusion по адресу;

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

Они имеют FPGA, UP и программируемый аналог на одном чипе. Я использовал их в школьном проекте и успешно использовал все эти части.

Anadigm производит FPAA или аналоговый массив, программируемый пользователем. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Их дизайнерское программное обеспечение упрощает настройку фильтра или многих других аналоговых функций. Servenger производит недорогую плату для разработки стоимостью менее 400 долларов США, которая поддерживает программное обеспечение для разработки Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/