系统可编程电路.doc

PAGE - PAGE 135 - 第二部分 在系统可编程模拟电路 第 一 节 ispPAC简介 在21世纪来临的前夕，1999年11月，Lattice公司又推出了在系统可编程模拟电路， 翻开了模拟电路设计方法的新篇章。为电子设计自动化(EDA)技术的应用开拓了更广阔的前景。与数字的在系统可编程大规模集成电路(ispLSI)一样，在系统可编程模拟器件允许设计者使用开发软件在计算机中设计、修改模拟电路，进行电路特性模拟，最后通过编程电缆将设计方案下载至芯片中。在系统可编程器件可实现三种功能：(1)信号调理(2)信号处理(3)信号转换。 信号调理主要是能够对信号进行放大、衰减、滤波。信号处理是指对信号进行求和、求差、积分运算。信号转换是指能把数字信号转换成模拟信号。 目前已推出了五种器件: ispPAC10、ispPAC20和ispPAC30 、ispPAC80和ispPAC81，我们选用ispPAC10、ispPAC20、ispPAC80三种器件来说明目前模拟可编程功能及其应用。 ispPAC的开发软件为PAC Designer，对计算机的软、硬件配置要求如下: （1） Windows 95,98, NT （2） 16MB RAM （3） 10MB 硬 盘 （4） Pentium CPU 软件的主要特征: （1） 设计输入方式 —原理图输入 （2） 模拟 —可观测电路的幅频和相频特性 （3） 支持的器件 ispPAC10 ispPAC20 ispPAC80 （4） 内含用于低通滤波器设计的宏 （5） 能将设计直接下载 第 二 节 在系统可编程模拟电路的结构 在系统可编程模拟电路提供三种可编程性能。(1)可编程功能：具有对模拟信号进行放大、 转换、滤波的功能。(2)可编程互联：能把器件中的多个功能块进行互联，能对电路进行重构，具有百分之百的电路布通率。(3)可编程特性：能调整电路的增益、带宽和阈值。可以对电路板上的ispPAC器件反复编程，编程次数可达10000次。把高集成度，精确的设计集于一片ispPAC 器件中，取代了由许多独立标准器件所实现的电路功能。 图2.1 ispPAC10内部结构框图 图2.2 ispPAC10内部电路 ispPAC10器件的结构由四个基本单元电路，模拟布线池，配置存储器，参考电压，自动校正单元和ISP接口所组成。器件用5V单电源供电。基本单元电路称为PAC块 (PACblock)，它由两个仪用放大器和一个输出放大器所组成，配以电阻、电容构成一个真正的差分输入，差分输出的基本单元电路，如图2.3所示。 图2.3 ispPAC中的PAC块(PACblock) 所谓真正的差分输入，差分输出是指每个仪用放大器有两个输入端，输出放大器的输出也有两个输出端。电路的输入阻抗为109 ，共模抑制比69db，增益调整范围－10至＋10。PAC块中电路的增益和特性都可以用可编程的方法来改变，采用一定的方法器件可配置1至10000倍的各种增益。输出放大器中的电容CF有128种值可供选择。反馈电阻RF可以断开或连通。器件中的基本单元可以通过模拟布线池(Analog Routing Pool)实现互联，以便实现各种电路的组合。 每PAC块都可以独立地构成电路，也可以采用级联的方式构成电路以实现复杂的模拟电路功能。图2.4表示了两种不同的连接方法。图2.4 (a)表示各个PAC块作为独立的电路工作，图2.4 (b)为四个PAC块级联构成一个复杂的电路。利用基本单元电路的组合可进行放大、求和、积分、滤波。可以构成低通双二阶有源滤波器和梯型滤波器，且无需在器件外部连接电阻、电容元件。 (a) (b) 图2.4 ispPAC10中不同的使用形式 PAC 块PAC 块 PAC 块 PAC 块 比 较 器 比 较 器 模 拟 布 线 池 参 考 电 压 DAC 自校正 配置存储器 图2.5 ispPAC20内部框图 表 2.1 DAC输出对应输入的编码 图 2.6 is