Xilinx samplar rf-Zynq

I mars avslöjade FPGA-jätten Xilinx att företaget integrerat snabba AD- och DA-omvandlare i Zynq-familjen. Nu börjar företaget leverera provkretsar och släpper samtidigt dem kompletta specifikationen.

Finessen med att integrera snabba AD- och DA-omvandlare på samma kiselbit som den programmerbara logiken och de kraftfulla ARM-kärnorna är att det sänker både effektförbrukning och yta rejält i kommunikations- och radartillämpningar. Xilinx hävdar att det kan handla om så mycket som 50 till 75 procent.

Det beror på att mellansteget i rf-kedjan blir överflödigt när man direkt kan digitalisera och syntetisera bredbandiga rf-signaler upp till 4 GHz. Därmed försvinner en massa analoga delar som tidigare behövts för mellanfrekvensomvandlingen.

Helt utan analoga komponenter går det dock inte. Bland annat behövs externa filter efter antennen och en lågbrusförstärkare.

Xilinx har utgått från den senaste generationen av systemkretsen Zynq UltraScale+ när företaget tagit fram Zynq UltraScale+ RFSoC (länk). Bägge tillverkas i en 16 nm finFET-process där samma transistorer används för AD- och DA-omvandlarna som för de digitala delarna.

Det innebär att det finns fyra stycken Arm Cortex A53 på 1,5 GHz och två stycken Cortex R5 för realtidsuppgifter. Logikdelen har upp till 930 000 celler och det finns över 4200 DSP-block.

Precis som andra medlemmar i Zynq-familjen finns det upp till 16 transceivrar som klarar kommunikation upp till 33 Gbit/s.

Beroende på modell har Xilinx adderat åtta eller 16 stycken 12-bitars AD-omvandlare som samplar i 4 Gbit/s eller 2 Gbit/s. Det finns åtta eller 16 stycken 14-bitars DA-omvandlare.

Omvandlarna konfigureras med hjälp av ett eget verktyg där man bland annat kan ställa in samplingsfrekvens och frekvensband. Parametrarna går även att ändra parametrarna under drift med hjälp av speciella drivrutiner.

Den analoga delen kalibreras automatiskt vid start men justeras kontinuerligt under drift för att kompensera för temperaturförändringar och andra saker som påverkar prestanda.

Andra hårda block är till för felkorrigering, så kallad Soft-decision Forward Error Correction, SD-FEC som exempelvis används i 5G-tillämpningar. Det finns upp till åtta stycken.

Just trådlös kommunikation över 5G är en av huvudapplikationerna för de nya kretsarna men de passar också bra i radarsammanhang, test- och mätprodukter och andra bredbandiga rf-tillämpningar.