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Article

1 - COMPOSANT ANADIGM

2 - COMPOSANTS LATTICE

3 - COMPOSANTS CYPRESS MICROSYSTEMS

4 - LE RESTE DE L’OFFRE

5 - CONCLUSION

| Réf : E2516 v1

Composants Lattice
FPAA : offre commerciale

Auteur(s) : Alain AUBERT, Cédric RUBY

Date de publication : 10 août 2004

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Auteur(s)

  • Alain AUBERT : Ingénieur ICPI, docteur de l’Institut national de sciences appliquées (INSA) de Lyon - Enseignant chercheur, École supérieure chimie physique électronique (ESCPE)

  • Cédric RUBY : Ingénieur ESCPE, docteur de l’INSA de Lyon

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INTRODUCTION

Le concept d’analogique programmable (voir Composants analogiques programmables : FPAA) a récemment trouvé un intérêt auprès de plusieurs fabricants. Lattice, Cypress et Anadigm sont tous partis d’un constat commun : il s’agit de permettre à l’utilisateur de personnaliser le traitement analogique du signal dans son application, mais sans s’éloigner trop du prix des composants classiques. Pour cela, il a fallu écarter les fonctions analogiques les plus complexes : les filtres à plusieurs mégahertz de fréquence de coupure, les convertisseurs A/N ou N/A hautes performances et les amplificateurs large bande. Autre point commun entre les acteurs de ce marché : à terme, ces fonctions analogiques programmables ont vocation à être intégrées dans des systèmes sur puce, où l’analogique serait traité en bloc IP (propriété intellectuelle) comme une autre fonction.

C’est déjà le cas pour la famille CY8C25/26xxx de Cypress Microsystems, composée de microcontrôleurs 8 bits dont l’utilisateur peut paramétrer les périphériques à sa guise, y compris dans l’application, en programmant simplement la configuration de blocs de base analogiques et numériques embarqués, baptisés PSoC. Lattice et Anadigm ont, eux, pour imposer leur concept, choisi de commercialiser leur technologie analogique programmable sous forme de circuits isolés d’abord. Mais ils visent également à l’intégrer dans des circuits plus complexes, sous forme d’IP pour des circuits spécifiques chez Anadigm et, chez Lattice, dans ses propres CPLD.

Les ispPAC de Lattice intègrent plusieurs dizaines de composants analogiques et passifs prédéfinis (amplificateurs, comparateurs, références de tension, convertisseurs numériques-analogiques...) que l’utilisateur relie les uns aux autres pour former la fonction analogique voulue. Le réseau d’Anadigm, quant à lui, est essentiellement constitué de blocs composés de cellules d’amplificateurs opérationnels à capacités commutées. La fonction remplie par chacun de ces blocs n’est pas prédéfinie : elle est entièrement du ressort de l’utilisateur, qui a le choix entre des fonctions courantes de mise en forme des signaux et des fonctions plus complexes.

Là où les deux fabricants se rejoignent, c’est sur le sentiment d’apporter aux concepteurs non rompus aux subtilités de l’analogique une façon d’intégrer facilement des fonctions analogiques dans leurs systèmes, simplement à partir d’un cahier des charges. Ils proposent ainsi tous les deux des macros permettant de créer par exemple, en quelques clics de souris, un filtre biquadratique en spécifiant la fréquence de coupure, le gain en bande passante et le facteur de qualité. Autre point commun, la possibilité de reconfigurer dans l’application la fonction remplie par le réseau analogique. Ainsi l’ispPAC80 de Lattice intègre deux EEPROM stockant deux configurations de filtres différentes. Chez Anadigm, la reconfiguration se fait par le biais d’une EEPROM externe ou du processeur externe.

Nota :

L’aspect théorique des FPAA fait l’objet de l’article Composants analogiques programmables : FPAA.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e2516


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2. Composants Lattice

Ces circuits ont fait leur apparition sur le marché fin 1999. Parmi les circuits Lattice commercialisés, on trouve cinq références : ispPAC10, ispPAC20, ispPAC30, ispPAC80 et ispPAC81 .

Ces circuits sont fabriqués en technologie E2CMOS (technologie CMOS avec des cellules mémoires non volatiles EEPROM). Ils réalisent des fonctions en temps continu, telles que gains et filtrage. Les cellules programmables sont basées sur des structures de type OTA-C (operational transconductance amplifier-capacitor ) ; les circuits de la famille ispPAC se différencient par le nombre de cellules programmables intégrées et par des fonctions analogiques annexes telles que références de tension et CNA.

Les applications visées par le constructeur sont la mise en forme de signaux analogiques pour conversion analogique numérique (typiquement pour CAN 12 bits) dans un système à DSP, et plus généralement l’interface de capteurs grâce aux fonctions de gain et filtrage.

2.1 Structure de la cellule programmable

Les circuits Lattice contiennent des cellules analogiques programmables appelées PACblocks et un réseau d’interconnexions. La cellule (figure 6) est constituée de trois transconductances différentielles dont deux sont réglables (g m1 et g m2) et une fixe (g m3) pouvant ou non être connectée, d’une banque de capacités C f et d’un amplificateur opérationnel totalement différentiel. Les valeurs de g m1 , g m2 et g m3 sont telles que :

avec :

g m
 : 
= 2 µA/V
k 1 et k 2
 : 
programmables de – 10 et + 10 par pas de 1.

Lorsque la transconductance de rétroaction g m3 est insérée (interrupteurs fermés), la...

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