模拟电路详尽课件(第10章).ppt

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1、10.1模拟可编程器件的原理10.2模拟可编程器件的应用研究第十章模拟可编程器件的原理及其应用1999年11月，美国Lattice公司推出了在系统可编程模拟电路ispPAC（In-SystemProgrammabilityProgrammableAnalogCircuits）。和可编程逻辑器件（PLD）一样，在系统可编程模拟器件允许电路设计者使用开发软件在计算机中设计模拟电路，并对电路特性进行模拟，最后通过编程电缆将设计方案下载至芯片中。目前，在系统可编程模拟电路已推出三种器件：ispPAC10、ispPAC20和ispPAC80，可实现

2、三种功能：（1）对信号进行放大、衰减和滤波；（2）对信号进行求和、求差和积分运算；（3）将数字信号转换成模拟信号。Lattice公司的模拟可编程器件具有以下优点：(1)实现了由许多独立标准器件所实现的电路功能效率。(2)能将器件中多个功能模块进行互联，能对电路进行重构。(3)模拟可编程器件可以反复编程。(4)所有编程操作需要的器件很少。(5)能用标准的TTL逻辑电平以串接菊花链形式对多器件编程。(6)设有保密位。ispPAC的开发软件为PAC-Designer，其主要特征为：(1)PAC-Designer软件提供给用户设计的是一个图形设计

3、接口；(2)对于通用功能，如滤波器，使设计更加方便；(3)仿真结果以幅频、相频曲线的形式给出，并显示对应的频率值、幅度值和相位值。10.1模拟可编程器件的原理Lattice公司的在系统模拟可编程器件内部主要由以下单元组成：基本单元电路PAC块(PACblock)模拟布线池ARP(AnalogRoutingPool)配置存储器参考电压自动校正单元ISP接口PAC块功能级等效电路这是由两个仪表放大器IA1、IA2和一个输出放大器OA1组成的真差分输入与真差分输出的基本单元。真差分输入及输出是指每个IA有两个输入端，OA1的输出也有两个输出端，

4、它的输出电压每个PAC块都可以独立的构成电路，也可以采用级联的方式进行组合，以实现更复杂的模拟电路功能。下图所示为ispPAC10中PAC块的不同连接方法:图(a)是各个PAC块作为独立电路工作的连接方式；图(b)则是由四个PAC块级联构成一个复杂的电路。PAC块之间的互连以及它的输入、输出端与器件引脚的互连均通过模拟布线池来实现，从而构成放大、求和、积分、滤波等不同形式的电路。ispPAC10器件的结构如图所示。它具有4个PAC块，每个块的增益编程范围为倍；模拟放大的单位增益带宽550kHz。该器件主要用来实现信号采集的前端电路和有源滤

5、波器。ispPAC10内部结构框图ispPAC20结构如图所示，器件内部只有两个PAC块，但增加了一个8位D/A转换器和一对高速电压比较器。此外，还在一个PAC块的一个1A的输入端增加了模拟2选1多路器，而在另一个PAC块的一个1A上添加了一个增益极性控制PC。ispPAC20内部结构框图ispPAC80结构如图所示。这是Lattice公司近年来推出的一种专门用来实现高性能连续时间低通滤波器的可编程模拟器件。该器件内部包含了仪表放大器增益级、带宽为（50~500kHz）的精密有源滤波器（具有五阶连续时间低通滤波器的拓扑结构）以及两个组态存

6、储器。因而该器件的功能强大且使用灵活，其可编程增益范围为，可实现多种类型的低通滤波器。ispPAC80内部结构示意图在设计工具PAC—Designer中为ispPAC80提供了一个含有上千种不同滤波器组构成的数据库，极大地方便了滤波器的设计。用户只需具备关于滤波器技术指标的知识，例如通带频率、通带纹波、转折频率、止带频率、止带衰减、相位线性度、群延时等，根据所要设计的目标滤波器的各项指标的数据，从数据库里挑选出与目标技术指标比较接近的组构方案，将其组构文件（FilterConfiguration）拷贝到电路图界面中的组构存储器（CfgA或

7、CfgB）中去，就可自动完成按设计指标对滤波器的电路进行连接与参数配置。10.2模拟可编程器件的应用研究任务：利用ispPAC10和ispPAC80器件，并借助于PAC-Designer设计软件，分别设计了放大器、带通滤波器和低通滤波器，并对其主要性能指标进行了测试。1．放大器的设计首先利用PAC-Designer设计原理图，在Start=>Programs=>LatticeSemiconductor=>PAC-Designer菜单下，选择所要设计的器件，进入软件集成开发环境。根据原理图，在内部结构图上添加连线，并选择元件的参数。增益为4

8、7倍的比例放大器设计完成后，通过仿真来验证所设计电路的特性。在Operations=>Simulator菜单下，将OutputNode选项改为OUT2，其余为默认值时，可以得到所设计电路的幅频