Según tengo entendido, las FPGA son circuitos "digitales" flexibles que permiten diseñar, construir y reconstruir un circuito digital.
Puede parecer ingenuo o tonto, pero me preguntaba si hay FPGAs u otras tecnologías "flexibles" que también pongan a disposición del diseñador componentes analógicos, como amplificadores, o A/D o D/A o transceptores o incluso componentes más simples.
He utilizado una línea de productos llamada Circuito Analógico Programable Electrónicamente (EPAC), probablemente hace más de diez años ya, que decía ser el equivalente analógico de una FPGA, y Cypress ha producido durante años una línea llamada PSoC (Sistema Programable en Chip) que incorpora una matriz conmutable de circuitos analógicos y digitales. Hay que tener en cuenta que en ambos casos los dispositivos tienen un número moderadamente pequeño de bloques funcionales (de 3 a 24, más o menos, 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 las FPGA analógicas no ofrecen ni de lejos la flexibilidad de diseño de los dispositivos digitales es que, aunque se haga pasar una señal digital por docenas o cientos de niveles de enrutamiento y circuitos lógicos, cada uno de los cuales tiene una relación señal/ruido (SNR) de 10dB, lo que significa que hay 1/3 de ruido que de señal, la señal resultante puede ser limpia. En cambio, para obtener una señal limpia de un dispositivo analógico es necesario que cada etapa por la que pasa la señal esté limpia. Cuanto más complejo sea el enrutamiento, más difícil será evitar la captación de señales parásitas.
En aplicaciones no demasiado exigentes, tener una pequeña cantidad de circuitos analógicos combinados en un chip puede ser útil. Por ejemplo, he diseñado una caja de música que utiliza un PSoC para manejar un altavoz piezoeléctrico directamente; el PSoC incluye un DAC, un filtro de paso bajo de cuarto orden y un amplificador de salida. No habría sido difícil utilizar un chip separado para hacer el filtrado y la amplificación, pero el uso del PSoC evitó la necesidad de un chip adicional.
Este es la primera toma de Google; parece ser una tecnología muy nueva, y sólo algunos 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 sólo hay un ADC integrado (ASIC) y un número fijo de entradas analógicas, dependiendo del 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. Todo ello ha quedado obsoleto.
Sospecho que los requisitos de las distintas aplicaciones analógicas varían demasiado como para que un solo chip pueda "hacerlo todo". Por ejemplo, en un diseño se puede necesitar un búfer de entrada ADC con una precisión de 16 bits; en otro se puede necesitar sólo una precisión de 8 bits y se quiere mantener el coste lo más bajo posible. No hay forma de que un bloque programable de propósito general pueda satisfacer simultáneamente esas dos aplicaciones.
Triad Semiconductor, www.TriadSemi.com , realiza a través de matrices de señales analógicas y mixtas configurables (conocidas como VCAs). Estos VCAs son configurables con una sola máscara y no son programables en campo. Esto significa que hay una carga de máscara y un tiempo de procesamiento asociado a un VCA.
Los costes de fabricación del VCA son significativamente más bajos que los de un ASIC de señal mixta tradicional. La fabricación, el empaquetado y las pruebas de los VCA pueden durar tan solo cuatro semanas, frente a los 4-6 meses de los ASIC tradicionales.
Los analógicos programables en campo sufren graves problemas de ruido y rendimiento porque el tejido de enrutamiento contiene un gran número de transistores.
Via Configurable Analog utiliza vias como recurso de interconexión. Estas vías son una parte estándar de un diseño totalmente personalizado, pero en una matriz analógica configurable por vías sólo cambian las vías para configurar un diseño en un VCA determinado.
Las vías son de muy alto rendimiento, baja resistencia y poco ruido. Las matrices configuradas con vías tienen un rendimiento de CI de señal mixta totalmente personalizado con costes de desarrollo y tiempos de fabricación mucho más bajos.
He publicado un artículo sobre Por qué el analógico programable en campo es demasiado programable en PlanetAnalog.com.
Su microcontrolador puede tener algunos componentes analógicos. Por ejemplo, el STM32F303x(A|C) tiene 4 opamps (§3.15) y 7 comparadores (§3.16).
Hay una cantidad muy limitada de personalización - por ejemplo, las salidas de los opamps pueden ser conectadas al ADC del microcontrolador, pero no puede conectarse a un pin de salida o a la entrada de un comparador interno. Sin embargo, las salidas de los comparadores puede conectarse a un pin de salida . La matriz de interconexión completa se encuentra en §3.8.
También estoy seguro de que los microcontroladores de otros proveedores tienen un conjunto similar de periféricos configurables, pero he estado trabajando con la serie STM32 recientemente, así que estoy familiarizado con su diseño.
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