https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?action=history&feed=atom&title=Field_Programmable_Analog_ArrayField Programmable Analog Array - Versionsgeschichte2026-05-17T02:14:37ZVersionsgeschichte dieser Seite in Wikipedia (Deutsch) – Lokale KopieMediaWiki 1.43.8https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Field_Programmable_Analog_Array&diff=260571&oldid=previmported>Cepheiden am 29. November 2022 um 07:25 Uhr2022-11-29T07:25:44Z<p></p>
<p><b>Neue Seite</b></p><div>Eine '''feldprogrammierbare Analoganordnung''' ('''FPAA''', engl. {{lang|en|''field programmable analog array''}}) ist eine frei programmierbarer [[Analogtechnik|analoge]] [[elektrische Schaltung]], konstruiert nach dem Vorbild der [[FPGA]]s. <br />
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Ein FPAA besteht aus einer Matrix von konfigurierbaren analogen Blöcken (engl. für {{lang|en|''configurable analog block''}}, CAB). Mit einem CAB lassen sich verschiedene analoge Grundschaltungen wie [[Filter (Elektronik)|Filter]] oder [[Verstärker (Elektrotechnik)|Verstärker]] realisieren. Eine [[logische Schaltung]] dient zum Herstellen der notwendigen Verbindungen innerhalb und zwischen den CABs. Analoge Ein- und Ausgänge stellen die Verbindung zur Außenwelt her. Die Konfiguration erfolgt über digitale Ein- und Ausgänge, die an Speicherbausteine oder [[Mikroprozessor]]en angeschlossen werden können.<br />
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== Aufbau und Funktion ==<br />
[[Datei:Field Programmable Analog Array diagram.svg|mini|Aufbau eines FPAA]]<br />
Das Kernstück eines FPAA bildet die Matrix aus programmierbaren analogen Schaltungen. Hierin befinden sich zwischen 2 und 20 CABs. Diese CABs bestehen aus einem oder mehreren [[Operationsverstärker]]n, insbesondere [[Transkonduktanzverstärker]], und passiven [[Elektrisches Bauelement|Bauelementen]], die über elektronische Schalter miteinander verknüpft werden können. Somit ist es möglich, eine Vielzahl einfacher analoger Schaltungen zu realisieren.<br />
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Bei der Implementierung der zuschaltbaren Bauteile kommen zwei Prinzipien zur Anwendung: die [[Switched-Capacitor-Filter|Switched-Capacitor]]-Technik (SC-Technik) und die Verwendung herkömmlicher Bauteile (Widerstände und Kondensatoren).<br />
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Mit der SC-Technik lassen sich sowohl [[Elektrische Kapazität|Kapazitäten]] als auch [[Elektrischer Widerstand|Widerstände]] erzeugen. Ein Widerstand wird erzeugt, indem ein Kondensator mit hoher Frequenz zunächst zu dem negativen und zum positiven Pol des Signalwegs dazugeschaltet wird, er sich abhängig von der aktuellen Signalspannung, der [[Schaltfrequenz]] und seiner Kapazität abwechselnd teilweise lädt und entlädt. Der Vorteil dieser Technik liegt in ihrer hohen Flexibilität und Stabilität. Nachteile sind die geringe Bandbreite in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz (s. [[Nyquist-Theorem]]) und die parasitären Effekte, die ebenfalls durch die Schaltfrequenz bedingt sind.<br />
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Eine Alternative stellt die Verwendung herkömmlicher Bauelemente in Form von Einheitswiderständen und -kapazitäten dar. Je nach beabsichtigtem Verwendungszweck des FPAA sind diese teilweise fest verdrahtet. Dies ermöglicht eine höhere Bandbreite und vermeidet die [[Artefakt (Technik)|Artefakte]], wie sie bei abgetasteten Systemen auftreten. Ein Nachteil ist die geringere Flexibilität dieser Schaltungen.<br />
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Die analoge Matrix wird von einer Reihe an Hilfsschaltungen umgeben. Notwendig ist eine [[logische Schaltung]], welche die Konfigurationsdaten verarbeitet und für die Speicherung an der richtigen Stelle sorgt. Ein interner digitaler Zeitgeber koordiniert das Laden der Konfiguration. Häufig stehen konfigurierbare Ein- und Ausgabezellen zur Verfügung, die z.&nbsp;B. mit zuschaltbaren [[Antialiasing (Signalverarbeitung)|Anti-Aliasing]]-Filtern oder Verstärkern ausgestattet sind. Werden Switched-Capacitors genutzt, so werden analoge Zeitgeber benötigt.<br />
Zusätzlich enthalten die konfigurierbaren analogen Blöcke einen digitalen [[Arbeitsspeicher]] (RAM), in den die erwünschte Konfiguration geladen wird. Einige FPAAs von [[Anadigm]] besitzen zusätzliche „Shadow-RAMs“, die es ermöglichen, neue Konfigurationsdaten während des Betriebs ohne Unterbrechung des analogen Signals zu laden.<br />
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== Programmierung ==<br />
Die Programmierung der FPAAs geschieht über ein herstellerspezifisches [[Netzwerkprotokoll|Protokoll]], abhängig von der Architektur des Chips. Die Hersteller stellen für ihre Produkte eigene Entwicklungs[[software]] zur Verfügung, mit Hilfe derer die gewünschte Schaltung entwickelt und meist auch simuliert werden kann. Die resultierende Konfiguration wird dann in Form eines [[Bitstrom]] in den Chip hochgeladen. Dieser konfiguriert den Chip in der gewünschten Weise.<br />
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== Weblinks ==<br />
*[https://silo.tips/download/praktikumsversuch-field-programmable-analog-array-fpaa Silo: Praktikumsversuch FPAA]<br />
*[http://www.ece.ualberta.ca/~vgaudet/fpaa/index.html FPAA-Seiten von Vincet Gaudet]<br />
*[https://www.uni-ulm.de/in/mikro/forschung/schwerpunkte/mixed-signal-cmos-schaltungen/fpaa/ Uni Ulm: Mixed Signal CMOS – FPAA] Forschungsgruppe Uni Ulm<br />
*[https://public.ostfalia.de/~harrieha/vl/eda/fpaa/was_ist_FPAA.html Ostfalia: Was ist ein FPAA]<br />
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[[Kategorie:Elektrisches Bauelement]]</div>imported>Cepheiden