第十章 可编程模拟器件与电子设计自动化软件.pptVIP

10.1在系统可编程模拟器件（ispPAC）原理与应用 10.1.1在系统可编程模拟器件原理 10.1.2 在系统可编程模拟器件应用设计 10.1.1在系统可编程模拟器件原理 1.ispPAC10的结构与原理 （1）电路结构 ispPAC10的组成: 四个完全相同的可编程宏单元; 模拟布线池; 自动校准单元; 配置存贮器; 片内参考电压; isp接口。 （2）可编程模拟单元PAC的工作原理 Fi/Sum PAC块 ：每一个PAC块由两个差动输入的仪用放大器（IA1、IA2）和一个双端输出的输出放大器(OA1)组成，该PAC输出级兼有滤波/相加功能 ①可编程宏单元PAC结构 跨导运算放大器（OTA）：仪用放大器的输入、输出均为差动型，且能够将输入差模电压转换成输出差模电流 ②PAC的传递函数 表示为： 假设只有一个输入信号加到IA1，对于a、b两点应用基尔霍夫电流定律 ： 由此可得： 即有： 。因上两式相等，则： 而 ，可得： PAC的传递函数为： 式中， 为低频增益， 为上 限截止频率。 令 ，有两个输入信号时输出电压 为： 式中， 均为可编程放大倍数 ， 故PAC块的单边低频增益为： 若令 ，电路则由有耗积分器变成为理想积分器，相应传递函数为 ： 2. ispPAC20的结构与原理 ispPAC20与ispPAC10的不同点 ： （1）多路输入控制 （2）极性控制 （3）比较器CP （4）D/A转换器 3. ispPAC80的结构与原理 ispPAC80、ispPAC81都是中频滤波器，差别在滤波频率的范围不同。ispPAC80的滤波范围为 ，ispPAC81的滤波范围为 。 ispPAC80可实现五阶、连续时间、低通模拟有源滤波器 ispPAC80的核心部分是一个可实现多种滤波器形式的五阶低通滤波器 设放大器增益 ，且有 ， ，可知传递函数为: 其中， 滤波器的特性完全由7个元件C1、C2、C3、C4、C5、CL2、CL4来决定 4. ispPAC30的结构与原理 10.1.2 在系统可编程模拟器件应用设计 1.PAC的外部接口电路 （1）双端输入时的接口电路 分成以下三种情形： ①若输入信号的共模电压等于或接近于电源电压的一半（即）时，则信号可以直接与ispPAC的输入管脚相连。 ②若输入信号不具备的直流偏置条件时，则信号必须增加外部偏置电路 ③当不需要直接耦合输入信号时，也可以采用交流耦合方式， 必须为VS/2。 可有两种提供方式： 一是直接与器件的 管脚相连(其输出参考电压为URout），则电阻R最小应为 200 kΩ。 二是采用 缓冲电路提供，则电阻R最小为600Ω。 一般将其输出作为参考基准电压时，需要加缓冲电路 （2）单端输入、输出时的接口电路 ①单端输入 ： 将ispPAC的输入管脚与单端输入信号连接，则其中的一个输入端需输入直流偏置电压，最好与 脚相接。 ②单端输出： 将其中一个输出端连接负载，而另一输出端开路 特点如下： (a)单端输出的信号幅度为差动输出的一半 (b)单端输出时输出端有直流电平 (c)其信号幅度仅为差动输出的一半 2.组成不同增益的电压放大器 （1）增益整数型电压放大器 ①如果需要的电压放大倍数绝对值小于10，则只需要利用一个仪用放大器 ②若要求电压放大倍数的绝对值在10～20之间，则需要利用两个仪用放大器 ③如果要求电压放大倍数的绝对值大于20，一般至少需要利用三个仪用放大器，这可通过编程把PAC块级联来实现。 例：要求放大倍数为78 （2）增益分数型电压放大器 ①对于要求电压放大倍数为非整数倍的情况下，只要外接合适的电路，也可以用ispPAC器件来实现。 例：要求电压放大倍数为7.8 ②对于非整数倍电压放大时，若电压增益恰好是某两个整数的比值（称为整数比电压增益），则不需要外接电路就能获得所需的增益 3.用ispPAC20构成电压监测器 例：假设要求对+5V直流电源电压UIN进行监测，通常允许电压的误差范围为 ，若出现该电压超出允许误差范围情况则输出报警信号。 电压监测器由信号输入、比较基准电压和窗口比较器三部分组成