Xilinx XC4013E-3PQ208C — описание и характеристики

Общее описание

XC4013E-3PQ208C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Xilinx XC4000E, одного из самых популярных семейств FPGA компании Xilinx (ныне AMD) середины и конца 1990-х годов. Семейство XC4000E стало развитием базового семейства XC4000 и отличалось улучшенной архитектурой, повышенным быстродействием и расширенными возможностями конфигурирования через SRAM.

Микросхема предназначена для реализации цифровой логики произвольной сложности: конечных автоматов, интерфейсов, DSP-функций, контроллеров и прототипов ASIC.

Расшифровка обозначения

| Часть | Значение | |---|---| | XC | Xilinx CPLD/FPGA (Commodity) | | 4013E | Семейство XC4000E, эквивалент ~13 000 логических вентилей | | -3 | Скоростной грейд (Speed Grade), тактовая частота — 3-й (средний) уровень | | PQ208 | Корпус Plastic Quad Flat Pack, 208 выводов | | C | Коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C) |

Технические характеристики

Логическая ёмкость

| Параметр | Значение | |---|---| | Эквивалентные логические вентили | ~13 000 | | Конфигурируемые логические блоки (CLB) | 576 (24 × 24 матрица) | | Триггеры/защёлки | 1 536 | | Логические функции на CLB | 2 (по 4-входовых) + управляющая логика | | Таблицы истинности (LUT) | 4-входовые |

Память

| Параметр | Значение | |---|---| | Встроенная блочная RAM | Отсутствует (в XC4000E отсутствуют блочные Block RAM, только RAM на CLB) | | RAM на CLB | Возможна реализация распределённой памяти | | Конфигурационная память | Внешняя (загружается при включении) |

Ввод/вывод

| Параметр | Значение | |---|---| | Пользовательских выводов I/O | до 160 | | Максимальное число пользовательских I/O в PQ208 | 160 | | Уровни I/O | TTL/CMOS-совместимые | | Программируемые стандарты | LVTTL, LVCMOS (5 В толерантные входы) |

Тактовые ресурсы

| Параметр | Значение | |---|---| | Глобальные тактовые линии | 4 | | Вторые (локальные) тактовые линии | Есть, до нескольких на CLB | | Число входов для тактирования | Любые I/O или внутренние сигналы | | Максимальная рабочая частота (грейд -3) | ~80–100 МГц (зависит от схемы) |

Конфигурирование

| Параметр | Значение | |---|---| | Тип памяти конфигурации | Статическая SRAM (внутренняя, энергозависимая) | | Режимы загрузки | Master Serial, Slave Serial, Master Parallel, Slave Parallel, Peripheral | | Напряжение питания ядра (Vccint) | 5,0 В ± 5 % | | Напряжение I/O (VccIO) | 5,0 В | | Ток потребления | ~100–200 мА (типично, в зависимости от схемы) | | Микросхема ПЗУ конфигурации (внешняя) | XC1700, XC18V00, PROM последовательного типа |

Электрические параметры

| Параметр | Значение | |---|---| | Vccint | 5,0 В | | VccIO | 5,0 В | | Входной высокий уровень (VIH) | ≥ 2,0 В | | Входной низкий уровень (VIL) | ≤ 0,8 В | | Выходной высокий уровень (VOH) | ≥ 2,4 В при IOH | | Выходной низкий уровень (VOL) | ≤ 0,4 В при IOL | | Рабочий ток на вывод I/O | ±8 или ±12 мА (программируется) |

Условия эксплуатации и корпус

| Параметр | Значение | |---|---| | Температурный диапазон | 0…+70 °C (Commercial) | | Корпус | PQFP-208 (Plastic Quad Flat Pack) | | Шаг выводов | 0,5 мм | | Варианты | Индустриальный (-I), Military (-M) |

Скоростные грейды семейства XC4013E

| Speed Grade | Время | Примечание | |---|---|---| | -3 | Стандартный | Наиболее сбалансированный по цене/скорости | | -2 | Повышенное быстродействие | Быстрее | | -1 | Высшее быстродействие | Самый быстрый серийный вариант | | -4 | Экономный | Медленнее, для некритичных задач |

Парт-номера (Part Numbers)

Полная таблица номеров заказа для XC4013E включает вариации по корпусу, грейду и температуре:

| Part Number | Описание | |---|---| | XC4013E-1PQ208C | Speed grade -1, PQFP-208, Commercial | | XC4013E-2PQ208C | Speed grade -2, PQFP-208, Commercial | | XC4013E-3PQ208C | Speed grade -3, PQFP-208, Commercial | | XC4013E-4PQ208C | Speed grade -4, PQFP-208, Commercial | | XC4013E-2PQ208I | Speed grade -2, PQFP-208, Industrial | | XC4013E-3PQ208I | Speed grade -3, PQFP-208, Industrial | | XC4013E-3PQ240C | PQFP-240, Commercial | | XC4013E-3HQ208C | HQFP-208 (Heat-sink QFP), Commercial | | XC4013E-3BG225C | PBGA-225, Commercial | | XC4013E-3BG256C | PBGA-256, Commercial | | XC4013E-3PG223C | CPGA-223 (Ceramic PGA), Commercial |

Индустриальный суффикс: I, MIL: M, MIL-STD: B.

Совместимые модели и аналоги

Оригинальные представители того же семейства XC4000E

• XC4003E — 3 000 вентилей
• XC4005E — 5 000 вентилей
• XC4006E — 6 000 вентилей
• XC4008E — 8 000 вентилей
• XC4010E — 10 000 вентилей
• XC4013E — 13 000 вентилей (данная модель)
• XC4020E — 20 000 вентилей
• XC4025E — 25 000 вентилей
• XC4044E — 44 000 вентилей, с расширенной памятью

Близкие семейства Xilinx

• XC4000XL — низковольтная версия (3,3 В), архитектурно совместима
• XC4000XV — обновление семейства E/XL
• XC4000EX — расширенная логическая ёмкость, структурно совместима по цепочке конфигурирования

Сторонние совместимые FPGA того же класса

• Altera FLEX 8000 (EPF8282, EPF8452) — аналогичный класс
• Altera FLEX 10K — более высокоёмкие с встроенной RAM
• Actel ACT 3 — antifuse FPGA той же эпохи (несовместим по конфигурации)
• Atmel AT6000 — SRAM-based
• Lattice ORCA OR2C — примерно тот же уровень

Важно: FPGA семейства XC4000E энергозависимы — конфигурация теряется при отключении питания. Для загрузки нужна внешняя PROM (например, XC17128, XC1716, XC1736) или управляющее устройство (микроконтроллер), загружающее bitstream в режиме Slave Serial.

Области применения

• Контроллеры периферийных устройств, интерфейсные логические модули.
• Связные и коммутационные блоки, шинные мостики (PCI, USB, ISA).
• DSP-фильтры небольшой и средней сложности.
• Учебные и соревновательные проекты по цифровой логике и схемотехнике.
• Прототипы ASIC на замену дискретной логики (серии 74xx, микропроцессорная обвязка).

Кратко для карточки товара / ответа на запрос

Xilinx XC4013E-3PQ208C — FPGA семейства XC4000E на ~13 000 эквивалентных вентилей (576 CLB, 1536 FF, до 160 пользовательских I/O) в корпусе PQFP-208 со 5 В питанием и коммерческим температурным диапазоном. Speed grade -3 — стандартный по быстродействию. Конфигурируется через внешнюю SRAM PROM. Аналогичные по корпусу/семейству: XC4013E-{1,2,4}PQ208C/I, XC4013E-3PQ240C, XC4013E-3BG225C/256C. Заменяемость: архитектурно на XC4000XL/EX той же логической ёмкости (с учётом (V_{CC})).

Если нужен формат под прайс-лист или 1С-действие (краткое по столбцам), оформлю компактной таблицей — скажите.