Existe-t-il des FPGA analogiques?

Si je comprends bien, les FPGA sont des circuits "numériques" flexibles, qui vous permettent de concevoir, de construire et de reconstruire un circuit numérique.

Cela peut sembler naïf ou idiot, mais je me demandais s'il existe des FPGA ou d'autres technologies "flexibles" qui mettent également des composants analogiques à la disposition du concepteur, comme des amplificateurs, ou A / D ou D / A ou des émetteurs-récepteurs ou des composants encore plus simples?

J'ai utilisé une gamme de produits appelée Electronically Programmable Analog Circuit (EPAC), il y a probablement plus de dix ans maintenant, qui prétendait être l'équivalent analogique d'un FPGA, et Cypress a produit pendant des années une ligne appelée PSoC (Programmable System On Chip) qui incorpore un ensemble commutable de circuits analogiques et numériques. Notez que dans les deux cas, les appareils ont un nombre modérément petit de blocs fonctionnels (3 à 24 environ dans le cas du PSoC) avec des options de routage quelque peu limitées, plutôt que de fournir des centaines ou des milliers de blocs avec suffisamment d'interconnexions pour permettre un routage essentiellement arbitraire. .

L'une des raisons pour lesquelles les FPGA analogiques n'offrent pas la flexibilité de conception des appareils numériques est que même si l'on fait passer un signal numérique à travers des dizaines ou des centaines de niveaux de routage et de circuits logiques, chacun ayant un rapport signal / bruit de 10 dB (SNR), ce qui signifie qu'il y a 1/3 de bruit autant que le signal, le signal résultant peut être propre. En revanche, pour obtenir un signal propre à partir d'un appareil analogique, chaque étape du signal doit être propre. Plus le routage est complexe, plus il est difficile d'éviter de capter des signaux parasites.

Dans les applications qui ne sont pas trop exigeantes, avoir une petite quantité de circuits analogiques combinés dans une puce peut être utile. Par exemple, j'ai conçu une boîte à musique qui utilise un PSoC pour piloter directement un haut-parleur piézo; le PSoC comprend un DAC, un filtre passe-bas du quatrième ordre et un amplificateur de sortie. Il n'aurait pas été difficile d'utiliser une puce distincte pour effectuer le filtrage et l'amplification, mais l'utilisation du PSoC a évité le besoin d'une puce supplémentaire.

Ceci est la première photo de Google; semble être une technologie très nouvelle, et seulement quelques-uns fabricants les produisent.

Je ne sais pas si la partie analogique est flexible comme le bloc FPGA, mais c'est sûr qu'elle combine les fonctionnalités.

MISE À JOUR: Dans l'Actel, il n'y a qu'un ADC intégré (ASIC) et un nombre fixe d'entrées analogiques, selon le modèle.

Il y a des années, Lattice avait une série appelée ispPAC avec différentes configurations de blocs analogiques programmables dans le système. Plus de complexité au niveau CPLD qu'au niveau FPGA. Tout cela est désormais obsolète.

Je soupçonne qu'il y a tout simplement trop de variations dans les exigences entre les différentes applications analogiques pour permettre à une puce de "tout faire". Par exemple, dans une conception, vous pourriez avoir besoin d'un tampon d'entrée ADC avec une précision de 16 bits; dans un autre, vous pourriez avoir seulement besoin d'une précision de 8 bits et de maintenir le coût aussi bas que possible. Il n'y a aucun moyen qu'un bloc programmable à usage général puisse répondre simultanément à ces deux applications.

Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , fabrique via des réseaux de signaux analogiques et mixtes configurables (appelés VCA). Ces VCA sont configurables sur un seul masque et ne sont pas programmables sur site. Cela signifie qu'il y a une charge de masque et un temps de traitement associés à un VCA.

Les coûts de fabrication des VCA sont nettement inférieurs à ceux d'un ASIC traditionnel à signaux mixtes entièrement personnalisés. La fabrication, l'emballage et le test du VCA peuvent être aussi courts que quatre semaines, contre 4 à 6 mois pour les ASIC traditionnels.

L'analogue programmable sur site souffre de graves problèmes de bruit et de performances car la structure de routage contient un grand nombre de transistors.

Via Configurable Analog utilise vias comme ressource d'interconnexion. Ces vias sont une partie standard d'une conception entièrement personnalisée, mais dans un réseau analogique configurable via, seuls les vias changent pour configurer une conception sur un VCA donné.

Les Vias sont très performants, à faible résistance et à faible bruit. Les baies configurées ont des performances de circuit intégré à signaux mixtes entièrement personnalisées avec des coûts de développement et des temps de fabrication beaucoup plus faibles.

J'ai publié un article sur Pourquoi l'analogique programmable sur le terrain est un peu trop programmable sur PlanetAnalog.com.

Votre microcontrôleur peut avoir certains composants analogiques. Par exemple, le STM32F303x (A | C) possède 4 amplis op (§3.15) et 7 comparateurs (§3.16).

La personnalisation est très limitée - par exemple, les sorties des amplificateurs opérationnels peuvent être connectées à l'ADC du microcontrôleur, mais elles ne peuvent pas être connectées à une broche de sortie ou à l'entrée d'un comparateur interne. Cependant, les sorties des comparateurs peuvent être connectées à une broche de sortie . La matrice d'interconnexion complète se trouve au §3.8.

Je suis également sûr que les microcontrôleurs d'autres fournisseurs ont un ensemble similaire de périphériques configurables - mais j'ai récemment travaillé avec la série STM32, donc je connais leur conception.

Vous pouvez consulter Microsemi SmartFusion à;

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

Ceux-ci ont FPGA, uP et analogique programmable sur une seule puce. Je les ai utilisées dans un projet scolaire et j'ai utilisé toutes ces pièces avec succès.

Anadigm fabrique un FPAA ou un réseau analogique programmable sur le terrain. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Leur logiciel de conception facilite la configuration d'un filtre ou de nombreuses autres fonctions analogiques. Servenger crée une carte de développement à faible coût <400 USD qui prend en charge le logiciel de conception Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/