Jump to content

    
Sign in to follow this  
Dmitriy_V

Можно ли заменить аналоговую схему на ПЛИС?

Recommended Posts

Есть аналоговая схема, которая выполняет следующие функции:

1. Осуществляет предварительное усиление двух каналов сигнала (можно ли применить АЦП с высокой разрядностью?).

2. Определяет величину постоянной составляющей частотно модулированного сигнала.

3. Определяет величину и фазу амплитудной модуляции частотно модулированного сигнала по отношению к заданному.

4. Формирует по двум каналам из исходных синусоидальных сигналов меандр.

(желательно сразу выделять из квадратурной последовательности знак и подсчитывать количество импульсов за время опроса реверсивным счетчиком)

 

Требуется заменить всю аналоговую часть цифровой. Частота сигнала до 1 МГц. Одновременный опрос АЦП с частотой 10 МГц. Требуется работа в диапазоне температур -40 - +80, высокая надежность и радиационная стойкость. Желательно разрешение к применению для ВС РФ.

 

Можно ли осуществить подобный переход? ПЛИС какого типа подходят для данной задачи? Какой фирмы? И во сколько примерно такой переход встанет?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Функционально - возможно, разве что по усилению могут быть вопросы. Чем выше разрядность АЦП - тем ниже его быстродействие.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Со стойкостью м.б. проблемы . Года 3 назад был в лидерах по стойкости плис Actel. Но цена примерно 1$ одного триггера.Ещё одна возможная проблема : ограничения в продаже другим странам.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Мы для рад-стойкой (rad hard) работы нынче применяем Xilinx Virtex II Qpro - см. http://direct.xilinx.com/bvdocs/publications/ds124.pdf. Стоит дорого - в среднем в 3~4 раза дороже чем экваволентный commercial Virtex II. Точную цифру не могу назвать - сам точно не знаю. Если у Вас есть АЦП который предоставляет oversampling, проблем реализовать то что Вы хотите не будет. Вот только абсолютно не знаю как достать Qpro в России - не думаю что они экспортируются, но с другой стороны я не слышал что бы кто нибудь пробовал...

 

Я видел product announcement на Февраль этого года что появился Virtex-4 Qpro вариант, с такой же стойкостью как и Virtex-2. Еще в продаже не видел, но может будет в этом году.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сталкивались мы с Actel они однократно программируемые. Достать их можно. ок 300 зеленых за ПЛИС.

А вот с АЦП радиационностойкими возможно траблы будут, хотя, все зависит от дозовых нагрузок и того чем будут облучать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Реализуемо конечно в принципе.... Насчет стойких АЦП не в курсе, но со стойкими ПЛИС работаю. У Actel большая номенклатура, есть специальная стойкая серия RTAX, но все сильно зависит от условий эксплуатации. Возможно вам подойдет и что-нибудь подешевле на фешовой технологии. RTAX дорог и имеет некоторые проблемы с отладкой, т.к. микросхема однократно программируемая. Однако, есть нестойкие аналоги. Относительно цен вот данные за 2004 год. Документ древнючий,но за это время не думаю, чтобы все сильно изменилось: такие вещи дорого стоят всегда). Можно подумать над вариантом с Aeroflex, но тут ничего не могу сказать, т.к. используем только их стойкую память. С FPGA у них, насколько я понял из их сайта, не все так здорово. Я так и не понял, что у них с поддержкой этого направления в плане ПО: я не знаю ни средств синтеза, поддерживающих их FPGA, ни трассировщиков.

Share this post


Link to post
Share on other sites
... вот с АЦП радиационностойкими возможно траблы будут, хотя, все зависит от дозовых нагрузок и того чем будут облучать.

+1

Проблемы были. Лучше всего у меня держался в тестах AD670, но мне кажется для 10MSPS им пользоватся нельзя. Зато пустили в 2002 году, и до сих пор работает - правда близко к земле (low earth orbit). Если дальше, так вроде больше радиации.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я бы не советовал избавляться от предусилителя с помощью высокоразрядного АЦП - экономия копеешная на усилителе а АЦП будет дороже (правда в данном случае о цене речь идти не может) и качество работы с сигналом в устройстве, почти уверен, ухудшится. Я бы предложил оставить предусилитель или найти АЦП со встроенным усилителем и дальше работать с цифрой внутри FPGA.

 

Из радиационно стойких только знаю FPGA от Actel и уже упомянутый QPro от Xilinx.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Стойкие по радиации АЦП делает Atmel. Но опят же могут быть проблемы с импортом, а потом еще и военной приемкой. Особенно учитывая что страна изготовления - потенциальный враг России (США).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за советы. По выбору ПЛИС есть еще вопрос.

 

На сколько я понял, CPLD более надежны при эксплуотации, чем FPGA?

 

Если пока отойти от требования радиационной стойкости, то, что Вы можете посоветовать для решения поставленной задачи? Интересуют надежные ПЛИС и АЦП, на которых можно было бы за небольшие деньги отладить схему, а в случае удовлетворительной работы пренести проект на более надежные и, соответственно, дорогие однократно программируемые ПЛИС.

 

Заранее благодарен Вам за помощь.

 

PS. Поскольку пока все делается на коленке и без прототипа, никто дальше эту идею продвигать не будет, то желательно чтобы у этих ПЛИС (АЦП) корпуса можно было паять вручную (TQFP, LQFP и пр.).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Спасибо за советы. По выбору ПЛИС есть еще вопрос.

 

На сколько я понял, CPLD более надежны при эксплуотации, чем FPGA?

 

Если пока отойти от требования радиационной стойкости, то, что Вы можете посоветовать для решения поставленной задачи? Интересуют надежные ПЛИС и АЦП, на которых можно было бы за небольшие деньги отладить схему, а в случае удовлетворительной работы пренести проект на более надежные и, соответственно, дорогие однократно программируемые ПЛИС.

 

Заранее благодарен Вам за помощь.

 

PS. Поскольку пока все делается на коленке и без прототипа, никто дальше эту идею продвигать не будет, то желательно чтобы у этих ПЛИС (АЦП) корпуса можно было паять вручную (TQFP, LQFP и пр.).

Наша фирма для радиационно-стойкой mixed signal и аналоговых компонентов пользуется Analog Devices - присоиденен список ихней продукции которую они предлагают в MIL-STD-883 сертификации. Коллеги в европе - ESA - смогли достать компоненты из этиого списка, так что в принципе возможность доставить их в РФ (т.е. вне США) есть. Естессно что все эти компоненты существуют в не rad-hard варианте тоже, и именно их надо использовать для прототипов или симуляции на земле. Мы так и делаем - компоненты коммерчиского или индустриального уровня намного дешевле чем mil/aero.

 

Я бы выбирал ПЛИС таким же образом - можно тот же Virtex II взять в коммерчиском варианте, а потом перенсти на Qpro rad-hard. В единичном количестве - $200 за XC2V1000. Вот только для Virtex II (про другие ПЛИС не знаю) только BGA корпус существует. Но Вы ведь для космоса делаете, это уникальные вещи! Неужели нет возможности машиной паять!? В конце концов, если это дествительное ограничение, придется или отладочной платой обойтись, или взять ПЛИС проще, типа Spartan 3, и не пользоватся тем что поддерживатеся только Virtex'ом (скоросные serializers, например).

AD_Space_Qualified_List.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
Наша фирма для радиационно-стойкой mixed signal и аналоговых компонентов пользуется Analog Devices - присоиденен список ихней продукции которую они предлагают в MIL-STD-883 сертификации. Коллеги в европе - ESA - смогли достать компоненты из этиого списка, так что в принципе возможность доставить их в РФ (т.е. вне США) есть. Естессно что все эти компоненты существуют в не rad-hard варианте тоже, и именно их надо использовать для прототипов или симуляции на земле. Мы так и делаем - компоненты коммерчиского или индустриального уровня намного дешевле чем mil/aero.

 

Я бы выбирал ПЛИС таким же образом - можно тот же Virtex II взять в коммерчиском варианте, а потом перенсти на Qpro rad-hard. В единичном количестве - $200 за XC2V1000. Вот только для Virtex II (про другие ПЛИС не знаю) только BGA корпус существует. Но Вы ведь для космоса делаете, это уникальные вещи! Неужели нет возможности машиной паять!? В конце концов, если это дествительное ограничение, придется или отладочной платой обойтись, или взять ПЛИС проще, типа Spartan 3, и не пользоватся тем что поддерживатеся только Virtex'ом (скоросные serializers, например).

 

Спасибо за информацию. Делаем не для космоса, но уникальные вещи: лазерные гироскопы и приборы на их основе для земли, воды и авиации (будем не против делать для космоса, но такого рода заказы пока не поступают). Появилась задачка заменить аналоговые схемы на цифровые (переход на новые технологии, уменьшение габаритов и стоимости (сейчас заказать те детали на которых все это было сделано достаточно сложно)). Поскольку финансирования практически никакого нет, то и деньги на новые разработки не выделяют. Вся технология застыла на уровне ручной пайки, поскольку в случае использования других элементов требуется полностью менять всю документацию и заново согласовывать с заказчиками (вплоть до резистора). Поэтому и требуется прототип, который бы доказал целесообразность такого перехода. Если все заработает, то тогда и будет закупаться соответствующее оборудование (или будем заказывать платы на стороне).

Share this post


Link to post
Share on other sites
Спасибо за информацию. Делаем не для космоса, но уникальные вещи: лазерные гироскопы и приборы на их основе для земли, воды и авиации (будем не против делать для космоса, но такого рода заказы пока не поступают). Появилась задачка заменить аналоговые схемы на цифровые (переход на новые технологии, уменьшение габаритов и стоимости (сейчас заказать те детали на которых все это было сделано достаточно сложно)). Поскольку финансирования практически никакого нет, то и деньги на новые разработки не выделяют. Вся технология застыла на уровне ручной пайки, поскольку в случае использования других элементов требуется полностью менять всю документацию и заново согласовывать с заказчиками (вплоть до резистора). Поэтому и требуется прототип, который бы доказал целесообразность такого перехода. Если все заработает, то тогда и будет закупаться соответствующее оборудование (или будем заказывать платы на стороне).

Если Вы согласны уйти от обязательной стойкости от радиации, вы свободны воспользоватся готовыми COTS решениями которые неизмеримо дешевле чем все выше-предложенное. Я отьдюнь не специалист, но реально Вам обойтись просто ИС под Индустриальным рейтингом? Тогда Вам смогут подойти более дешевые, эффиктивные и современные решения. Virtex II в принципе вчерашний день, power dissipation (?) у него отвратительная, мы им пользуемся только потому что это самое лучшее что есть для нашего маркета... И аналоговые схемы, как вы наверно заматели, тоже отстают от новейших, и тоже стоят очень дорого. Для aerospace (но не для космоса) мы MIL-883 чипами не пользуемся. На этом форуме полно инфо о обычных темературо-стойких решений, не нужно перечислять возможности. И многое собирается в ручную, так что с этим проблем тоже не будет. Не превыкли, видимо, поставщики rad-hard к тому что ихния продукция будет в ручную паятся :) .

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть еще что то вроде гибридов MK и ПЛИС с аналоговой и цифровой начинкой, это PSoC от Sypress, крайне дешевые сами и в плане инструментария и довольно универсальные. Может быть часть задач Вам можно будет реализовать на них.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this