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Eine `!feldprogrammierbare Analoganordnung`! (`!FPAA`!, engl. `*field programmable analog array`*) ist eine frei programmierbarer `F33f`_`[analoge`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Analogtechnik]`_`f `F33f`_`[elektrische Schaltung`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Elektrische_Schaltung]`_`f, konstruiert nach dem Vorbild der `F33f`_`[FPGAs`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=FPGA]`_`f.

Ein FPAA besteht aus einer Matrix von konfigurierbaren analogen Blöcken (engl. für `*configurable analog block`*, CAB). Mit einem CAB lassen sich verschiedene analoge Grundschaltungen wie `F33f`_`[Filter`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Filter_(Elektronik)]`_`f oder `F33f`_`[Verstärker`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Verstärker_(Elektrotechnik)]`_`f realisieren. Eine `F33f`_`[logische Schaltung`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Logische_Schaltung]`_`f 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 `F33f`_`[Mikroprozessoren`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Mikroprozessor]`_`f angeschlossen werden können.

>>Contents

• `F0af`_`[Aufbau und Funktion`#aufbau-und-funktion]`_`f

• `F0af`_`[Programmierung`#programmierung]`_`f

• `F0af`_`[Weblinks`#weblinks]`_`f

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>>Aufbau und Funktion

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 `F33f`_`[Operationsverstärkern`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Operationsverstärker]`_`f, insbesondere `F33f`_`[Transkonduktanzverstärker`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Transkonduktanzverstärker]`_`f, und passiven `F33f`_`[Bauelementen`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Elektrisches_Bauelement]`_`f, die über elektronische Schalter miteinander verknüpft werden können. Somit ist es möglich, eine Vielzahl einfacher analoger Schaltungen zu realisieren.

Bei der Implementierung der zuschaltbaren Bauteile kommen zwei Prinzipien zur Anwendung: die `F33f`_`[Switched-Capacitor`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Switched-Capacitor-Filter]`_`f-Technik (SC-Technik) und die Verwendung herkömmlicher Bauteile (Widerstände und Kondensatoren).

Mit der SC-Technik lassen sich sowohl `F33f`_`[Kapazitäten`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Elektrische_Kapazität]`_`f als auch `F33f`_`[Widerstände`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Elektrischer_Widerstand]`_`f 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 `F33f`_`[Schaltfrequenz`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Schaltfrequenz]`_`f 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. `F33f`_`[Nyquist-Theorem`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Nyquist-Theorem]`_`f) und die parasitären Effekte, die ebenfalls durch die Schaltfrequenz bedingt sind.

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 `F33f`_`[Artefakte`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Artefakt_(Technik)]`_`f, wie sie bei abgetasteten Systemen auftreten. Ein Nachteil ist die geringere Flexibilität dieser Schaltungen.

Die analoge Matrix wird von einer Reihe an Hilfsschaltungen umgeben. Notwendig ist eine `F33f`_`[logische Schaltung`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Logische_Schaltung]`_`f, 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. B. mit zuschaltbaren `F33f`_`[Anti-Aliasing`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Antialiasing_(Signalverarbeitung)]`_`f-Filtern oder Verstärkern ausgestattet sind. Werden Switched-Capacitors genutzt, so werden analoge Zeitgeber benötigt. Zusätzlich enthalten die konfigurierbaren analogen Blöcke einen digitalen `F33f`_`[Arbeitsspeicher`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Arbeitsspeicher]`_`f (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.

>>Programmierung

Die Programmierung der FPAAs geschieht über ein herstellerspezifisches `F33f`_`[Protokoll`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Netzwerkprotokoll]`_`f, abhängig von der Architektur des Chips. Die Hersteller stellen für ihre Produkte eigene Entwicklungs`F33f`_`[software`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Software]`_`f zur Verfügung, mit Hilfe derer die gewünschte Schaltung entwickelt und meist auch simuliert werden kann. Die resultierende Konfiguration wird dann in Form eines `F33f`_`[Bitstrom`:/page/entry.mu`zim=wikipedia_de_all_nopic_2026-01.zim|entry_path=Bitstrom]`_`f in den Chip hochgeladen. Dieser konfiguriert den Chip in der gewünschten Weise.

>>Weblinks

• Silo: Praktikumsversuch FPAA

• FPAA-Seiten von Vincet Gaudet

• Uni Ulm: Mixed Signal CMOS – FPAA Forschungsgruppe Uni Ulm

• Ostfalia: Was ist ein FPAA

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