ispPAC30在系统可编程模拟器件及其应用
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:432
| 摘要：对lattice公司最新推出的在系统可编程模拟器件isppac30的结构、特点和开发环境作了介绍, 并给出了一个应用实例，最后还对isppac系列器件作了比较。
关键词：在系统可编程；模拟器件；微处理器
中图分类号：tn79 文献标识码：b 文章编号：1003-353x(2003)06-0063-03
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| 1引言
1992年美国lattice 公司发明了在系统可编程技术(in-system programmability)， 彻底改变了传统数字电子系统的设计和实现方法，开创了数字系统设计的里程碑。1999 年lattice 公司又推出在系统可编程模拟电路(programmability programmable analog circuits)，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。当时仅推出了 isppac10、isppac20 两种器件，随后于2001年又推出了isppac80。2002年年初lattice 公司又推出了两种新器件isppac30和isppac81，极大地丰富了在系统可编程器件的种类。本文仅就 isppac30的特点及应用作一介绍。
支持isppac30 的开发软件为 pac designer1.3，对计算机的软、硬件配置要求为：windows 95/98/ nt，16mb ram，10mb硬盘，pentium cpu。软件支持原理图输入方式，可模拟观测电路的幅频和相频特性。
2 器件的基本组成
isppac30主要由4个输入仪表放大器、2个输出放大器、2个可调的衰减d/a转换器(mdac)、i/o布线池、求和布线池、配置存储器、2.5v参考电压和自校准等几部分组成，见图1。它有24脚 soic和28脚pdip两种封装形式，有关引脚说明见表1。
3 器件的特点
isppac30 提供可编程、 多个单端或差分输入 方式，能设置精确的增益，具有补偿调整、滤 波和比较功能。除了e2cmos或e2配置存储器外，它最主要的特性是能够通过spi对器件进行实时动态重构。设计者可以无数次改变和重构isppac30， 用于放大器增益控制或其他需要动态改变电路参数的场合。
3.1 输入单元
任何输入引脚都可联接至四个输入仪表放大器(ia)、两个二选一选择器、mdac或者联接到它们的组合。 输出放大器可以联接至所有输入单元。 因此， isppac30具有很大的灵活性，能方便地构成信号求和、级联增益块、复杂反馈电路等。直接接至输入引脚的输入信号范围为 0～2.8v。 当输入信号为ttl电平时可采用图2 所示的连接。 使 用差分输入时，信号可以是任意极性，只要最终 输出放大器的输出不低于0v。采用单端输入时， 把引脚vin接地，isppac30的这种差分结构有利于消除共模干扰。四个输入放大器中的两个前端带有二选一选择器 。ia1，ia4的输入通道分别由外部 引脚 msel1和msel2 来控制。
3.2 内部参考电压
器件中含有两个独立的参考电压v ref1和vref2，用以向四个输入仪表放大器和两个mdac 提供固定的参考电压。每个vref有7种不同的电平，并可独立编程。表2列出当vref加至mdac 的输入时，二进制加权值对应于最低有效位(lsb) 的关系。
3.3 mdac
器件中有两个8 位的mdac， 它接受参考输入信号：外部信号、内部信号、固定的直流电压(如内部的vref)。mdac 的功能是用一个值乘以(实际上是衰减)输入信号，这个值对应于dac设置的码，使输出为输入信号的100％降至1lsb。它可提供分数增益、精确增益设置能力，与内部的 vref 组合起来能提供精密的直流源。例如，输入信 号加至输入仪表放大器ia和mdac，并组合成求和联接。于是输入仪表放大器的1至10的增益加上 mdac 的分数增益就可形成 -11 至 ＋11 的任何增益，分解度大于0.01，总共可形成2500个增益值。
在实际应用时，可利用两个参考电压 vref1、vref2和 mdac来提高分辨能力。图3例子中,vref1 和mdac1提供19.5
| 摘要：对lattice公司最新推出的在系统可编程模拟器件isppac30的结构、特点和开发环境作了介绍, 并给出了一个应用实例，最后还对isppac系列器件作了比较。
关键词：在系统可编程；模拟器件；微处理器
中图分类号：tn79 文献标识码：b 文章编号：1003-353x(2003)06-0063-03
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| 1引言
1992年美国lattice 公司发明了在系统可编程技术(in-system programmability)， 彻底改变了传统数字电子系统的设计和实现方法，开创了数字系统设计的里程碑。1999 年lattice 公司又推出在系统可编程模拟电路(programmability programmable analog circuits)，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。当时仅推出了 isppac10、isppac20 两种器件，随后于2001年又推出了isppac80。2002年年初lattice 公司又推出了两种新器件isppac30和isppac81，极大地丰富了在系统可编程器件的种类。本文仅就 isppac30的特点及应用作一介绍。
支持isppac30 的开发软件为 pac designer1.3，对计算机的软、硬件配置要求为：windows 95/98/ nt，16mb ram，10mb硬盘，pentium cpu。软件支持原理图输入方式，可模拟观测电路的幅频和相频特性。
2 器件的基本组成
isppac30主要由4个输入仪表放大器、2个输出放大器、2个可调的衰减d/a转换器(mdac)、i/o布线池、求和布线池、配置存储器、2.5v参考电压和自校准等几部分组成，见图1。它有24脚 soic和28脚pdip两种封装形式，有关引脚说明见表1。
3 器件的特点
isppac30 提供可编程、 多个单端或差分输入 方式，能设置精确的增益，具有补偿调整、滤 波和比较功能。除了e2cmos或e2配置存储器外，它最主要的特性是能够通过spi对器件进行实时动态重构。设计者可以无数次改变和重构isppac30， 用于放大器增益控制或其他需要动态改变电路参数的场合。
3.1 输入单元
任何输入引脚都可联接至四个输入仪表放大器(ia)、两个二选一选择器、mdac或者联接到它们的组合。 输出放大器可以联接至所有输入单元。 因此， isppac30具有很大的灵活性，能方便地构成信号求和、级联增益块、复杂反馈电路等。直接接至输入引脚的输入信号范围为 0～2.8v。 当输入信号为ttl电平时可采用图2 所示的连接。 使 用差分输入时，信号可以是任意极性，只要最终 输出放大器的输出不低于0v。采用单端输入时， 把引脚vin接地，isppac30的这种差分结构有利于消除共模干扰。四个输入放大器中的两个前端带有二选一选择器 。ia1，ia4的输入通道分别由外部 引脚 msel1和msel2 来控制。
3.2 内部参考电压
器件中含有两个独立的参考电压v ref1和vref2，用以向四个输入仪表放大器和两个mdac 提供固定的参考电压。每个vref有7种不同的电平，并可独立编程。表2列出当vref加至mdac 的输入时，二进制加权值对应于最低有效位(lsb) 的关系。
3.3 mdac
器件中有两个8 位的mdac， 它接受参考输入信号：外部信号、内部信号、固定的直流电压(如内部的vref)。mdac 的功能是用一个值乘以(实际上是衰减)输入信号，这个值对应于dac设置的码，使输出为输入信号的100％降至1lsb。它可提供分数增益、精确增益设置能力，与内部的 vref 组合起来能提供精密的直流源。例如，输入信 号加至输入仪表放大器ia和mdac，并组合成求和联接。于是输入仪表放大器的1至10的增益加上 mdac 的分数增益就可形成 -11 至 ＋11 的任何增益，分解度大于0.01，总共可形成2500个增益值。
在实际应用时，可利用两个参考电压 vref1、vref2和 mdac来提高分辨能力。图3例子中,vref1 和mdac1提供19.5
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