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采用ispPAC的濾波器設(shè)計步驟介紹

作者: 時間:2012-05-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

簡介

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/149155.htm

  自1992年美國LatTIce公司推出了系統(tǒng)可編程(In-System Programmabliity)技術(shù),增加了一種與傳統(tǒng)數(shù)字電子系統(tǒng)不同的和實現(xiàn)方法。在1999年底,Lattice公司又推出了系統(tǒng)內(nèi)可編程模擬電路,又開辟了一種模擬電路方法的新思維,為電子自動化(EDA)技術(shù)開拓了更為廣闊的前景。

  同數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)可編程大規(guī)模集成電路(ispLSI)一樣,它使設(shè)計者用開發(fā)軟件在計算機中設(shè)計、修改,并能進行電路特性模擬,最后通過下載電纜將設(shè)計下載至芯片中。

  系統(tǒng)內(nèi)可編程器件可以實現(xiàn)三種基本功能:(1)信號調(diào)整;(2)信號處理(3)信號轉(zhuǎn)換。信號調(diào)整主要是對信號進行放大、衰減、濾波。信號處理是人才濟濟對信號進行求和、求差、積分運算。信號轉(zhuǎn)換是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。目前已推出了三種器件:10、20和ispPAC80。它的開發(fā)軟件為Lattice公司的PAC-Designer。

  系統(tǒng)內(nèi)可編程模擬電路具有可模擬信號進行放大、轉(zhuǎn)換、濾波的功能,是通過器件內(nèi)的多個功能塊的互聯(lián)并能對電路進行重構(gòu)以達到能調(diào)整電路的增益、帶寬和閾值。編程次數(shù)可達1萬次。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電路如圖1、2所示。

  IspPAC10器件的結(jié)構(gòu)由四個基本單元電路(PAC)、模擬布線池、配置存儲器、參考電壓,自動校正單元和ISP接口所組成。器件用5V單電源供電?;締卧娐贩Q用5V單電源供電。基本單元電路稱為PAC塊(PAC block),它由兩個儀用放大器和一個輸出放大器所組成,配以電阻、電容構(gòu)成一個真正的差分輸入/差分輸出的基本單元電路,如圖2所示。所謂真正的差分輸入/差分輸出是指每個儀用放大器有兩個輸入端,輸出放大器的輸出也有兩個輸出端。電路的輸入阻抗為10 9,共模抑制比為69dB,增益調(diào)整范圍不-10~+10倍。PAC塊中電路的增益和特性都可以用可編程的方法來改變,器件可配置成1~1萬倍的各種增益。輸出放大器中的電容CF有128種值可供選擇。反饋電阻RF可以斷開或連通。器件中的基本單元可以通過模擬布線池(Analog Routing Pool)實現(xiàn)互聯(lián),以便實現(xiàn)各 種電路的組合。

  每個PAC塊都可以獨立地構(gòu)成電路,也可以級聯(lián)的方式構(gòu)成電路,以實現(xiàn)復(fù)雜的模擬電路功能。例如,各個PAC塊作為獨立的電路工作,圖4(b)為四個PAC塊級聯(lián)構(gòu)成一個復(fù)雜的電路。利用基本單元電路的組合可進行放大、求二階有源和和梯型,且無需在器件外部連接電阻、電容元件。

  的實現(xiàn)

  在一個實際應(yīng)用的電路系統(tǒng)中,它的輸入信號往往受干擾等因素,會含有一些不必要的噪聲成分,應(yīng)當(dāng)把它衰減到足夠小的程度,從而達到把我們需要的信號從輸入信號源中分離出來。而為了解決上述問題,我們可以有源濾波器來實現(xiàn)。

  下面一下如何用在系統(tǒng)可編程模擬器件實現(xiàn)濾波器的設(shè)計方法。通常我們可以用三個運算放大器來實現(xiàn)雙二階型函數(shù)的電路。雙二階型函數(shù)能實現(xiàn)各種濾波器函數(shù),如低通、高通、帶通、帶阻等。雙二階函數(shù)T(s)的表達式如下,式中m=1或n=1或0:

公式

  由于這種電路的靈敏度相當(dāng)?shù)?,所以電路容易調(diào)整,而且這種電路的另一個顯著特點是只需要附加少量的元件就能實現(xiàn)各種濾波器函數(shù)。這里我們以低通函數(shù)濾波器的實現(xiàn)為例,說明設(shè)計的整個過程。例如,低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)Tlp(s)如下:

公式

  整理后獲得:

公式


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