Présentation
Auteur(s)
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Alain AUBERT : Ingénieur ICPI, docteur de l’Institut national de sciences appliquées (INSA) de Lyon - Enseignant chercheur, École supérieure chimie physique électronique (ESCPE)
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Cédric RUBY : Ingénieur ESCPE, docteur de l’INSA de Lyon
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Lire l’articleINTRODUCTION
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.
L’aspect théorique des FPAA fait l’objet de l’article Composants analogiques programmables : FPAA.
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4. Le reste de l’offre
4.1 Circuit Zetex
Commercialisé en 1997, le TRAC (totally reconfigurable analog component ) est fabriqué en technologie BICMOS. Il réalise des opérations analogiques en temps continu telles que gain, filtrage, fonctions logarithme et antilogarithme. Il requiert cependant des composants passifs externes pour les fonctions de gain et de filtrage.
Le principal intérêt annoncé de ce circuit est la simplicité de mise en œuvre de prototypes pour des applications à base d’amplificateurs opérationnels.
HAUT DE PAGE4.1.1 Structure de la cellule de base
Ce circuit est constitué de 20 cellules configurables. Chacune d’entre elles est constituée d’un amplificateur opérationnel, de deux diodes et de trois résistances égales. Des commutateurs permettent de définir les connexions de ces composants passifs autour de l’amplificateur opérationnel. Ainsi, les cellules peuvent être programmées pour réaliser les fonctions addition, inversion, amplificateur logarithmique, amplificateur antilogarithmique, suiveur de tension, ou encore, avec la possibilité d’ajouter des composants externes (fonction « auxiliaire »), gains, filtres, intégrateur, dérivateur ou tout autre montage classique à un amplificateur opérationnel (figure 14).
HAUT DE PAGE4.1.2 Architecture du circuit TRAC020
Les vingt cellules sont reliées entre elles en dur (pas de commutateurs entre elles), et les cellules non utilisées peuvent être programmées en fonction « off ». La programmation de la configuration des cellules se fait par liaison série et la configuration du circuit est mémorisée dans des registres. Dans ce circuit programmable, les interconnexions sont figées et seules les fonctions des cellules sont programmables (figure 15).
HAUT DE PAGE4.2 Les autres circuits
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La société espagnole Sidsa...
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