Есть ли аналоговые ПЛИС?

Насколько я понимаю, ПЛИС - это гибкие «цифровые» схемы, которые позволяют проектировать, создавать и перестраивать цифровые схемы.

Это может звучать наивно или глупо, но мне было интересно, есть ли FPGA или другие «гибкие» технологии, которые также делают аналоговые компоненты доступными для разработчика, такие как усилители, или A / D или D / A или трансиверы или даже более простые компоненты?

Я использовал линейку продуктов под названием Электронно-программируемая аналоговая схема (EPAC), вероятно, более десяти лет назад, которая утверждала, что является аналоговым эквивалентом FPGA, и Cypress годами выпускала линию под названием PSoC (Программируемая System On Chip), которая 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, вместо того, чтобы предоставлять сотням или тысячам блоков достаточное количество межсоединений, чтобы обеспечить практически произвольную маршрутизацию. ,

Одной из причин, по которой аналоговые ПЛИС не обладают гибкостью проектирования цифровых устройств, является то, что даже если один из них пропускает цифровой сигнал через десятки или сотни уровней маршрутизации и логических схем, каждый из которых имеет отношение сигнал / шум 10 дБ (SNR), то есть шум на 1/3 больше, чем сигнал, 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 сложнее избежать сбора случайных сигналов.

В приложениях, которые не слишком требовательны, может быть полезно объединение небольшого количества аналоговых схем в микросхему. Например, я разработал музыкальную шкатулку, которая использует PSoC для прямого управления пьезо-динамиком; PSoC включает в себя ЦАП, фильтр нижних частот четвертого порядка и выходной усилитель. Было бы трудно использовать отдельный чип для фильтрации и усиления, но использование PSoC избавило от необходимости в дополнительном чипе.

Это первый выстрел из Google; Кажется, это очень новая технология, и только несколько производителей производят их.

Я не знаю, является ли аналоговая часть гибкой как блок ПЛИС, но наверняка она 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, называемая ispPAC, с различными конфигурациями программируемых в системе аналоговых блоков. Больше сложности на уровне CPLD, чем на уровне FPGA. Это все сейчас устарело.

Я подозреваю, что в разных аналоговых приложениях слишком много различий в требованиях, чтобы один чип мог «делать все». Например, в одном варианте вам может понадобиться входной буфер АЦП с 16-битной точностью; в другом случае вам может потребоваться только 8-битная точность и вы хотите сохранить стоимость как можно ниже. Нет никакого способа, которым универсальный программируемый блок мог бы одновременно удовлетворить оба этих приложения.

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , создает настраиваемые аналоговые и смешанные массивы сигналов (известные как VCA). Эти VCA настраиваются в одной маске и не программируются в полевых условиях. Это означает, что существует заряд маски и время обработки, связанное с VCA.

Затраты на изготовление VCA значительно ниже, чем у традиционной специализированной микросхемы ASIC со смешанным сигналом. Изготовление, упаковка и испытания VCA могут занимать всего четыре недели по сравнению с 4-6 месяцами для традиционных ASIC.

Программируемый в полевых условиях аналог имеет серьезные проблемы с шумом и производительностью, так как структура маршрутизации содержит большое количество транзисторов.

Через Configurable Analog в качестве ресурса межсетевого соединения используются переходные отверстия. Эти переходы являются стандартной частью полностью настраиваемого проекта, но в конфигурируемом аналоговом массиве только переходные переходы изменяют конфигурацию для данного VCA.

Vias очень высокопроизводительный, с низким сопротивлением и низким уровнем шума. Благодаря конфигурируемым массивам обеспечивается полностью настраиваемая производительность ИС со смешанным сигналом при значительно меньших затратах на разработку и время изготовления.

Я опубликовал статью о том, почему программируемый в полевых условиях аналог немного программируем 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).

Настраиваемость очень ограничена - например, выходы операционных усилителей могут быть подключены к АЦП микроконтроллера, но они не могут быть подключены к выходному контакту или к входу внутреннего компаратора. Однако выходы компараторов могут быть подключены к выходному контакту . Полная матрица межсоединений может быть найдена 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 в;

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 создает FPAA или программируемый на месте аналоговый массив. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Их дизайнерское программное обеспечение упрощает настройку фильтра или многих других аналоговых функций. Servenger делает недорогую плату для разработки <400USD, которая поддерживает дизайнерское программное обеспечение Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/