Xilinx XC3020-50PC68C

Отличный выбор! Xilinx XC3020-50PC68C — это классическая ПЛИС (FPGA) из первого коммерчески успешного семейства XC3000, которое в 1980-х годах фактически создало рынок FPGA. Это исторически значимый и очень простой по современным меркам чип.

Вот подробное описание, характеристики и информация о совместимости.

Общее описание

Xilinx XC3020-50PC68C — это FPGA конфигурации «Logic Cell Array» (LCA). Она является программируемой заменой для стандартных логических микросхем (ТТЛ, КМОП). Чип состоит из матрицы программируемых логических блоков (CLB) и программируемых каналов соединений (Interconnect), окруженных блоками ввода-вывода (IOB). Конфигурация загружается из внешней ПЗУ или микропроцессора при каждом включении питания.

• XC3000 — семейство.
• 20 — примерное количество эквивалентных вентилей (примерно 2000).
• 50 — максимальная рабочая частота (50 МГц).
• P — тип корпуса (Plastic).
• C — технология (Commercial temperature range, 0°C to +70°C).
• 68 — количество выводов.
• C — тип корпуса PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier).

Ключевые технические характеристики

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Семейство | Xilinx XC3000A (A — улучшенная версия с дополнительной логикой в IOB) | | Логическая емкость | ~2,000 эквивалентных вентилей (очень приблизительная мера). | | Конфигурационные ячейки | Программируемые статической памятью (SRAM). | | Архитектура | Матрица Configurable Logic Blocks (CLB), окруженная I/O Blocks (IOB). | | Количество CLB | 64 (8x8 матрица) | | Количество IOB | 58 (из 68 выводов) | | Количество триггеров | 256 (4 триггера на CLB: 64 CLB * 4) | | Макс. тактовая частота | 50 МГц (для внутренних триггеров, указана в маркировке) | | Напряжение питания | +5В ±5% (одно напряжение). | | Техпроцесс | ~1.0 микрон (CMOS SRAM). | | Потребляемая мощность | ~100-150 мА в активном режиме (зависит от конфигурации и частоты). | | Температурный диапазон | C (Commercial): 0°C to +70°C | | Тип корпуса | PLCC-68 (Plastic Leaded Chip Carrier). Квадратный корпус с выводами по периметру. | | Программирование | Последовательное (через JTAG-совместимый интерфейс). Конфигурация хранится во внешней памяти (PROM, микроконтроллер). |

Особенности архитектуры:

• CLB: Содержит комбинационную логику (таблицу истинности 32x1) и 2 триггера (D-типа).
• IOB: Каждый блок поддерживает вход, выход или двунаправленный режим, имеет триггер на входе и выходе.
• Interconnect: Программируемые матрицы соединений (PIM) для маршрутизации сигналов между CLB и IOB.

Парт-номера (Part Numbers) и Совместимые модели

Этот чип является частью большого семейства. Основные варианты:

1. Прямые аналоги по корпусу и характеристикам (замена 1:1):

• XC3020-50PC68C — Базовая модель (скорее всего, уже A-серия).
• XC3020A-50PC68C — Явное указание на улучшенную серию A (рекомендуется для замены).
• XC3020L-50PC68C — Версия с низким энергопотреблением (L). Потребляет примерно в 2 раза меньше тока. Прямая совместимость по выводам и конфигурации, но с лучшими энергетическими показателями. Оптимальный выбор для замены, если доступен.

2. Совместимые модели по корпусу (PLCC-68), но с другими скоростями:

• XC3020-30PC68C (30 МГц)
• XC3020-70PC68C (70 МГц) — более быстрая и редкая версия.
• XC3020-100PC68C (100 МГц) — максимальная скорость для этой серии.
• Соответствующие версии A и L: XC3020A-70PC68C, XC3020L-30PC68C и т.д.

3. Совместимые модели по логической емкости (семейство XC3000A в корпусе PLCC-68):

• XC3030A-XXPC68C — Больше логики (~3,000 вентилей), 100 CLB. Не является прямой заменой! Требует переразводки платы и новой конфигурации.
• XC3010A-XXPC68C — Меньше логики (~1,200 вентилей), 44 CLB. Не является прямой заменой!

4. Совместимость с другими корпусами (требует переразводки платы):

• XC3020-50PG84C — Корпус PGA-84 (Pin Grid Array).
• XC3020-50PQ100C — Корпус QFP-100 (Quad Flat Package).
• XC3020-50PC84C — Корпус PLCC-84.

Важные примечания для инженеров и ремонтников

1. Устаревание: Семейство XC3000 официально снято с производства (NRND или Obsolete) уже много лет. Чипы можно найти только на вторичном рынке (б/у, с хранения).
2. Конфигурация: Для работы необходим конфигурационный битстрим (файл .BIT или .XNF). Без него чип — просто набор транзисторов. Этот файл загружается из внешней Xilinx Serial PROM (например, XC17xx) или от микроконтроллера.
3. Инструменты: Для разработки и генерации битстрима требовалась старая среда Xilinx Foundation Series или ISE (с ограниченной поддержкой). Современные Vivado его не поддерживают.
4. Замена: При поиске замены:
   • Приоритет №1: XC3020L-50PC68C (низкое энергопотребление, полная совместимость).
   • Приоритет №2: XC3020A-50PC68C (улучшенная версия).
   • Проверяйте маркировку на старом чипе. Если там есть буква «L» или «A», старайтесь повторить.
5. Современные аналоги: По логической емкости (~2K вентилей) ближайшими современными аналогами являются крошечные FPGA, например, Xilinx Spartan-7 (XC7S6), Lattice iCE40 или Microchip (Microsemi) IGLOO nano. Однако они не совместимы по выводам, питанию или конфигурации и требуют полного перепроектирования платы и кода.

Вывод: XC3020-50PC68C — это историческая FPGA начального уровня, которая до сих пор может встречаться в обслуживаемом старом оборудовании (телекоммуникации, промышленная автоматика, медтехника 90-х гг.). При ремонте ключевая задача — найти совместимый чип на вторичном рынке и иметь корректный конфигурационный файл для его программирования.