फ़ील्ड-प्रोग्रामयोग्य एनालॉग सरणी

फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल एनालॉग ऐरे (एफपीएए) एक एकीकृत सर्किट है जिसमें कम्प्यूटेशनल एनालॉग संकेत ब्लॉक (सीएबी) होते हैं।^[1]^[2] और फ़ील्ड-प्रोग्रामेबिलिटी की पेशकश करने वाले इन ब्लॉकों के बीच इंटरकनेक्ट। उनके डिजिटल सिग्नल चचेरे भाई, क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला के विपरीत, डिवाइस सामान्य उद्देश्य से अधिक एप्लिकेशन संचालित होते हैं क्योंकि वे वर्तमान-मोड तर्क या वोल्टेज मोड डिवाइस हो सकते हैं। वोल्टेज मोड उपकरणों के लिए, प्रत्येक ब्लॉक में आमतौर पर निष्क्रिय घटकों के प्रोग्राम योग्य कॉन्फ़िगरेशन के साथ संयोजन में एक परिचालन एम्पलीफायर होता है। उदाहरण के लिए, ब्लॉक एनालॉग योजक या करनेवाला ्स के रूप में कार्य कर सकते हैं।

एफपीएए आमतौर पर दो मोड में से एक में काम करते हैं: अलग समय और निरंतर समय।

अलग-अलग समय के उपकरणों में घड़ी का संकेत होता है। एक स्विचित संधारित्र डिज़ाइन में, सभी ब्लॉक एक सेमीकंडक्टर स्विच और एक कैपेसिटर से बने नमूना और पकड़ सर्किट के साथ अपने इनपुट सिग्नल का नमूना लेते हैं। यह एक प्रोग्रामेबल ऑपरेशनल एंप्लीफायर सेक्शन को फीड करता है जिसे कई अन्य ब्लॉकों में रूट किया जा सकता है। इस डिज़ाइन के लिए अधिक जटिल अर्धचालक निर्माण की आवश्यकता होती है। एक वैकल्पिक, स्विच-करंट डिज़ाइन, सरल निर्माण प्रदान करता है और इसमें इनपुट कैपेसिटर की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन यह कम सटीक हो सकता है, और इसमें प्रशंसक बाहर कम होता है - यह केवल एक निम्नलिखित ब्लॉक को चला सकता है। डिज़ाइन चरण के दौरान दोनों अलग-अलग समय डिवाइस प्रकारों को स्विचिंग शोर, सिस्टम नमूना दर पर अलियासिंग और नमूना-दर सीमित बैंडविड्थ के लिए क्षतिपूर्ति करनी होगी।
निरंतर-समय उपकरण ट्रांजिस्टर या ऑप एम्प्स की एक श्रृंखला की तरह काम करते हैं जो अपने पूर्ण बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) पर काम कर सकते हैं। घटक स्विचों की एक विन्यास योग्य सरणी के माध्यम से एक विशेष व्यवस्था में जुड़े हुए हैं। सर्किट डिज़ाइन के दौरान, स्विच मैट्रिक्स के परजीवी तत्व (विद्युत नेटवर्क) अधिष्ठापन, समाई और शोर (सिग्नल प्रोसेसिंग) योगदान को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

वर्तमान में एफपीएए के बहुत कम निर्माता हैं। एफपीजीए की तुलना में ऑन-चिप संसाधन अभी भी बहुत सीमित हैं। इस संसाधन की कमी को अक्सर शोधकर्ता अपने शोध में एक सीमित कारक के रूप में उद्धृत करते हैं।

इतिहास

LYAPUNOV-1 FPAA चिप्स के 4x8 ग्रिड का उपयोग करता है।

एफपीएए शब्द का प्रयोग पहली बार 1991 में ली और गुलाक द्वारा किया गया था।^[3] उन्होंने सीएबी की अवधारणा को सामने रखा जो एक रूटिंग नेटवर्क के माध्यम से जुड़े हुए हैं और डिजिटल रूप से कॉन्फ़िगर किए गए हैं। इसके बाद 1992 में^{[citation needed]} और 1995^[4] उन्होंने ऑप-एम्प्स, कैपेसिटर और रेसिस्टर्स को शामिल करके अवधारणा को और विस्तृत किया। यह मूल चिप 1.2 µm CMOS तकनीक का उपयोग करके निर्मित किया गया था और 80 mW की बिजली खपत पर 20 kHz रेंज में काम करता है।

पियर्ज़चाला और अन्य ने इलेक्ट्रॉनिक-प्रोग्रामेबल एनालॉग सर्किट (ईपीएसी) नामक एक समान अवधारणा पेश की।^[5] इसमें केवल एक ही इंटीग्रेटर शामिल था। हालाँकि, बैंडविड्थ सीमाओं से बचने के लिए उन्होंने एक स्थानीय इंटरकनेक्ट नेटवर्क आर्किटेक्चर का प्रस्ताव रखा।

पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य एनालॉग सिग्नल प्रोसेसर (आरएएसपी) और दूसरा संस्करण 2002 में हॉल एट अल द्वारा पेश किया गया था।^[6]^[7] उनके डिज़ाइन में सीएबी में दूसरे क्रम के बंदपास छननी और 4 बाय 4 वेक्टर मैट्रिक्स मल्टीप्लायर जैसे उच्च-स्तरीय तत्व शामिल थे। इसकी वास्तुकला के कारण, यह लगभग 100 kHz तक सीमित है और चिप स्वयं स्वतंत्र पुन: कॉन्फ़िगरेशन का समर्थन करने में सक्षम नहीं है।

2004 में जोआचिम बेकर ने ओटीए (ऑपरेशनल ट्रांसकंडक्टेंस एम्पलीफायर) के समानांतर कनेक्शन को उठाया और हेक्सागोनल स्थानीय इंटरकनेक्शन आर्किटेक्चर में इसके उपयोग का प्रस्ताव दिया।^[8] इसमें रूटिंग नेटवर्क की आवश्यकता नहीं थी और आवृत्ति प्रतिक्रिया को बढ़ाने वाले सिग्नल पथ को स्विच करने की आवश्यकता नहीं थी।

2005 में फैबियन हेनरीसी ने जोआचिम बेकर के साथ एक स्विचेबल और इनवर्टेबल ओटीए विकसित करने के लिए काम किया, जिसने अधिकतम एफपीएए बैंडविड्थ को दोगुना कर दिया।^[9] इस सहयोग के परिणामस्वरूप 130 नैनोमीटर|0.13 µm CMOS तकनीक में पहली बार एफपीएए निर्मित हुआ।

2016 में जॉर्जिया टेक के डॉ. जेनिफर हस्लर ने एक चिप पर एक एफपीएए प्रणाली डिजाइन की जो अभूतपूर्व शक्ति और आकार में कटौती प्राप्त करने के लिए एनालॉग तकनीक का उपयोग करती है।^[10]

यह भी देखें

फ़ील्ड-प्रोग्रामयोग्य आरएफ - फील्ड प्रोग्रामेबल रेडियो फ्रीक्वेंसी डिवाइस
सीपीएलडी: कॉम्प्लेक्स प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस
PSoC: प्रोग्रामेबल सिस्टम-ऑन-चिप
एक चिप पर नेटवर्क: एक चिप पर नेटवर्क
नेटवर्क आर्किटेक्चर

संदर्भ

↑ Hall, Tyson; Twigg, Christopher; Hassler, Paul; Anderson, David (2004). "APPLICATION PERFORMANCE OF ELEMENTS IN A FLOATING–GATE FPAA". IEEE-Iscas 2004. II: 589–592.
↑ Baskaya, F.; Reddy, S.; Sung, Kyu Lim; Anderson, D.V. (August 2006). "बड़े पैमाने पर फ़्लोटिंग-गेट फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल एनालॉग एरेज़ के लिए प्लेसमेंट". IEEE Transactions on VLSI Systems. 14 (8): 906–910. doi:10.1109/TVLSI.2006.878477. S2CID 16583629.
↑ E. K. F. Lee; P. G. Gulak (December 1991). "एक CMOS फ़ील्ड-प्रोग्रामयोग्य एनालॉग ऐरे". IEEE Journal of Solid-State Circuits. 26 (12): 1860–1867. Bibcode:1991IJSSC..26.1860L. doi:10.1109/4.104162. S2CID 5323561.
↑ Lee, E.K.F.; Gulak, P.G. (1995). "A transconductor-based field-programmable analog array". Proceedings ISSCC '95 - International Solid-State Circuits Conference. pp. 198–199. doi:10.1109/ISSCC.1995.535521. ISBN 0-7803-2495-1. S2CID 56613166.
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↑ "A Continuous-Time Hexagonal Field-Programmable Analog Array in 0.13 µm CMOS with 186MHz GBW". CiteSeerX 10.1.1.444.8748.^{[clarification needed]}
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बाहरी संबंध

"Analog's Answer to FPGA Opens Field to Masses" Sunny Bains, EE Times, February 21, 2008. Issue 1510.
"Field programmable analog arrays" Tim Edwards, Johns Hopkins University project, 1999.
"Field programmable analog arrays" Joachim Becker, et al., University of Freiburg, Department of Microsystems Engineering. Hex FPAA Research Project.
[1] Field programmable analog arrays (FPAAs) from Anadigm
"Integrated Computational Electronics (ICE) Laboratory" Georgia Institute of Technology Project

[1] Hall, Tyson; Twigg, Christopher; Hassler, Paul; Anderson, David (2004). "APPLICATION PERFORMANCE OF ELEMENTS IN A FLOATING–GATE FPAA". IEEE-Iscas 2004. II: 589–592.

[2] Baskaya, F.; Reddy, S.; Sung, Kyu Lim; Anderson, D.V. (August 2006). "बड़े पैमाने पर फ़्लोटिंग-गेट फ़ील्ड-प्रोग्रामेबल एनालॉग एरेज़ के लिए प्लेसमेंट". IEEE Transactions on VLSI Systems. 14 (8): 906–910. doi:10.1109/TVLSI.2006.878477. S2CID 16583629.

[1_Lee_and_Gulak-3] E. K. F. Lee; P. G. Gulak (December 1991). "एक CMOS फ़ील्ड-प्रोग्रामयोग्य एनालॉग ऐरे". IEEE Journal of Solid-State Circuits. 26 (12): 1860–1867. Bibcode:1991IJSSC..26.1860L. doi:10.1109/4.104162. S2CID 5323561.

[3_Lee_and_Gulak-4] Lee, E.K.F.; Gulak, P.G. (1995). "A transconductor-based field-programmable analog array". Proceedings ISSCC '95 - International Solid-State Circuits Conference. pp. 198–199. doi:10.1109/ISSCC.1995.535521. ISBN 0-7803-2495-1. S2CID 56613166.

[4_Pierzchala-5] Pierzchala, E.; Perkowski, M.A.; Van Halen, P.; Schaumann, R. (1995). "Current-mode amplifier/Integrator for a field-programmable analog array". Proceedings ISSCC '95 - International Solid-State Circuits Conference. pp. 196–197. doi:10.1109/ISSCC.1995.535520. ISBN 0-7803-2495-1. S2CID 60724962.

[6_Hall-6] Hall, Tyson S.; Hasler, Paul; Anderson, David V. (2002). "Field-Programmable Analog Arrays: A Floating—Gate Approach". Field Programmable Analog Arrays: A Floating-Gate Approach. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 2438. pp. 424–433. doi:10.1007/3-540-46117-5_45. hdl:1853/5071. ISBN 978-3-540-44108-3. S2CID 596774.

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[8_Becker-8] "एक निरंतर-समय फ़ील्ड प्रोग्रामयोग्य एनालॉग सरणी (एफपीएए) जिसमें डिजिटल रूप से पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य जीएम-कोशिकाएं शामिल हैं". CiteSeerX 10.1.1.444.8748.^{[clarification needed]}

[9_Becker-9] "A Continuous-Time Hexagonal Field-Programmable Analog Array in 0.13 µm CMOS with 186MHz GBW". CiteSeerX 10.1.1.444.8748.^{[clarification needed]}

[11_Hasler-10] Suma George; Sihwan Kim; Sahil Shah; Jennifer Hasler; Michelle Collins; Farhan Adil; Richard Wunderlich; Stephen Nease; Shubha Ramakrishnan (June 2016). "एक प्रोग्राम योग्य और कॉन्फ़िगर करने योग्य मिश्रित-मोड FPAA SoC". IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 24 (6): 2253–2261. doi:10.1109/TVLSI.2015.2504119. S2CID 14027246.

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