Existem FPGAs analógicos?

Pelo que entendi, os FPGAs são circuitos "digitais" flexíveis, que permitem projetar, construir e reconstruir um circuito digital.

Pode parecer ingênuo ou bobo, mas eu queria saber se existem FPGAs ou outras tecnologias "flexíveis" que também disponibilizam componentes analógicos para o designer, como amplificadores, A / D ou D / A ou transceptores ou componentes ainda mais simples?

Eu usei uma linha de produtos chamada Circuito Analógico Eletronicamente Programável (EPAC), provavelmente há mais de dez anos, que alegava ser o equivalente analógico de um FPGA, e a Cypress produz há anos uma linha chamada PSoC (Programmable Programmable System On Chip), que incorpora matrizes selecionáveis ​​de circuitos analógicos e digitais. Observe que em ambos os casos, os dispositivos têm um número moderadamente pequeno de blocos funcionais (de 3 a 24 ou mais no caso do PSoC) com opções de roteamento um pouco limitadas, em vez de fornecer centenas ou milhares de blocos com interconexões suficientes para permitir o roteamento essencialmente arbitrário .

Uma razão pela qual os FPGAs analógicos não oferecem nem um pouco da flexibilidade de design dos dispositivos digitais é que, mesmo que se transmita um sinal digital através de dezenas ou centenas de níveis de roteamento e circuitos lógicos, cada um com uma relação sinal-ruído de 10dB (SNR), o que significa que há 1/3 do ruído do sinal; o sinal resultante pode estar limpo. Por outro lado, obter um sinal limpo de um dispositivo analógico exige que todos os estágios pelos quais o sinal passe sejam limpos. Quanto mais complexo o roteamento, mais difícil é evitar captar sinais dispersos.

Em aplicações que não são muito exigentes, pode ser útil ter uma pequena quantidade de circuitos analógicos combinados em um chip. Por exemplo, eu projetei uma caixa de música que usa um PSoC para acionar um alto-falante piezo diretamente; o PSoC inclui um DAC, um filtro passa-baixo de quarta ordem e amplificador de saída. Não teria sido difícil usar um chip separado para filtrar e amplificar, mas o uso do PSoC evitou a necessidade de um chip extra.

Este é o primeiro tiro do Google; parece ser uma tecnologia muito nova e apenas alguns fabricantes as estão produzindo.

Não sei se a parte analógica é flexível como o bloco FPGA, mas com certeza combina os recursos.

ATUALIZAÇÃO: No Actel, existe apenas um ADC (ASIC) integrado e um número fixo de entradas analógicas, dependendo do modelo.

Anos atrás, a Lattice tinha uma série chamada ispPAC com diferentes configurações de blocos analógicos programáveis ​​no sistema. Mais complexidade no nível de CPLD que no nível de FPGA. Agora tudo isso está obsoleto.

Suspeito que exista muita variação nos requisitos em diferentes aplicativos analógicos para permitir que um chip "faça tudo". Por exemplo, em um design, você pode precisar de um buffer de entrada ADC com precisão de 16 bits; em outro, você pode precisar apenas de precisão de 8 bits e manter o custo o mais baixo possível. Não há como um bloco programável de uso geral atender simultaneamente a ambos os aplicativos.

A Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , realiza via matriz configurável de sinais analógicos e mistos (conhecidos como VCAs). Esses VCAs são configuráveis ​​por máscara única e não são programáveis ​​em campo. Isso significa que há uma carga de máscara e tempo de processamento associados a um VCA.

Os custos de fabricação de VCA são significativamente mais baixos do que um ASIC tradicional de sinal misto totalmente personalizado. A fabricação, embalagem e teste do VCA podem ser tão curtos quanto quatro semanas, em comparação com 4-6 meses para ASICs tradicionais.

O analógico programável em campo sofre graves problemas de ruído e desempenho, porque a malha de roteamento contém um grande número de transistores.

O Via Configurable Analog usa vias como recurso de interconexão. Essas vias são uma parte padrão de um projeto totalmente personalizado, mas em uma matriz analógica via configurável, apenas as vias são alteradas para configurar um projeto em um determinado VCA.

As vias são de alto desempenho, baixa resistência e baixo ruído. As matrizes configuradas por via têm desempenho IC de sinal misto totalmente personalizado, com custos de desenvolvimento e tempos de fabricação muito mais baixos.

Publiquei um artigo em Por que o analógico programável em campo é um pouco programável demais no PlanetAnalog.com.

Seu microcontrolador pode ter alguns componentes analógicos. Por exemplo, o STM32F303x (A | C) possui 4 opamps (§3.15) e 7 comparadores (§3.16).

Há uma quantidade muito limitada de capacidade de personalização - por exemplo, as saídas dos opamps podem ser conectadas ao ADC do microcontrolador, mas não podem ser conectadas a um pino de saída ou à entrada de um comparador interno. No entanto, as saídas dos comparadores podem ser conectadas a um pino de saída . A matriz completa de interconexão pode ser encontrada em §3.8.

Também tenho certeza de que os microcontroladores de outros fornecedores têm um conjunto semelhante de periféricos configuráveis ​​- mas tenho trabalhado com a série STM32 recentemente, por isso estou familiarizado com o design deles.

Você pode conferir o Microsemi SmartFusion em;

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

Estes possuem FPGA, uP e analógico programável, tudo em um chip. Eu os usei em um projeto da escola e utilizei todas essas partes com sucesso.

O Anadigm cria um FPAA ou matriz analógica programável em campo. http://www.anadigm.com/fpaa.asp Seu software de designer facilita a configuração de um filtro ou de muitas outras funções analógicas. O Servenger cria uma placa de desenvolvimento de baixo custo <400USD que suporta o software de designer Anadigm. PAM 5002R http://www.servenger.com/