基于開關(guān)電容技術(shù)FPAA的CAB電路設(shè)計.pdf

1、FPAA(Filed Programmable Analog Arrays)，即現(xiàn)場可編程模擬陣列，是近年來新興的可編程模擬器件的一種。FPAA的最大特點(diǎn)是動態(tài)可編程，即器件在出廠后可由用戶通過編程來配置器件的內(nèi)部連接和元器件參數(shù)，以獲得所需的電路功能。另一特點(diǎn)是，它屬于模擬集成電路，即電路的輸入、輸出甚至內(nèi)部狀態(tài)均為時間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號。因此與傳統(tǒng)的模擬電路設(shè)計方法相比，利用可編程模擬器件設(shè)計模擬電路更方便、更快捷，縮短了產(chǎn)品

2、的研制周期，增強(qiáng)了其競爭力。 與可編程邏輯器件FPGA中的基本單元CLB類似，F(xiàn)PAA也有其相應(yīng)的可編程模擬模塊(ConfigurableAnalogBlock，CAB)，CAB是FPAA的核心部分，其電路組態(tài)的多少以及性能指標(biāo)的優(yōu)劣直接決定了整個FPAA芯片的應(yīng)用范圍與性能。通常CAB由運(yùn)算放大器、可編程電容(電阻)陣列以及可編程開關(guān)陣列等構(gòu)成。對CAB進(jìn)行編程便可實(shí)現(xiàn)不同的電路功能和不同的性能參數(shù)，編程數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部的SRA

3、M中。目前，CAB構(gòu)架以及性能的優(yōu)化設(shè)計也是FPAA研究的重點(diǎn)之一。 本文的主要工作就是圍繞FPAA的核心部分--CAB模塊展開的。 首先，介紹了可編程模擬器件特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，從而明確了該課題的研究意義。 其次，對FPAA的概念、結(jié)構(gòu)以及CAB的組成架構(gòu)進(jìn)行了闡述，分析與研究了目前FPAA的多種實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上對不同的CAB架構(gòu)進(jìn)行了比較，從而為本文的CAB架構(gòu)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 然后，基

4、于開關(guān)電容技術(shù)完成了CAB電路的設(shè)計。所設(shè)計的CAB中主要包括全差分運(yùn)算放大器、可編程電容陣列、基準(zhǔn)源、比較器、逐次逼近寄存器以及一些其他電路，通過對這些單元的編程，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。 最后，對FPAA可實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了混合仿真驗證。 總之，基于開關(guān)電容技術(shù)，本文完成了FPAA中核心模塊-CAB的電路設(shè)計?；诒疚脑O(shè)計的CAB電路，該FPAA可以實(shí)現(xiàn)十余種模擬電路功能，從而擴(kuò)大了此FPAA芯片的應(yīng)用范圍，取得了階段性的