可編程模擬器件開發(fā)的主要步驟依次為:(1)電路表達,即根據(jù)設(shè)計任務(wù),結(jié)合所選用的可編程模擬器件的資源、結(jié)構(gòu)特點,初步確定設(shè)計方案;(2)分解與綜合,即對各功能模塊進行細化,并利用開發(fā)工具輸入或調(diào)用宏函數(shù)自動生成電原理圖;(3)布局布線,即確定各電路要素與器件資源之間的對應(yīng)關(guān)系以及器件內(nèi)部的信號連接等?勺詣踊蚴謩油瓿桑唬4)設(shè)計驗證,即對設(shè)計進行仿真(根據(jù)器件模型和輸入信號等,計算并顯示電路響應(yīng)),以初步確定當前設(shè)計是否滿足功能和指標要求。如果不滿足,應(yīng)返回上一步驟進行修改;(5)由開發(fā)工具自動生成當前設(shè)計的編程數(shù)據(jù)和文件;(6)器件編程,即將編程數(shù)據(jù)寫入器件內(nèi)部的配置數(shù)據(jù)存儲順。一般通過在線配置方式完成,也可利用通用編程器脫機編程;(7)電路實測,即利用儀器對配置后的器件及電路進行實際測試,詳細驗證其各項功能和指標。如果發(fā)現(xiàn)問題,還需返回前有關(guān)步驟加以修改和完善?删幘兡M器件設(shè)計的基本流程圖如圖2所示。
該流程主要在微機上利用開發(fā)工具完成,基本可做到“所見即所得”。以往由于元件超差、接觸不良等實際因素造成的延誤和返工可基本消除,對設(shè)計者的要求也大大降低。
3 主流器件與核心技術(shù)
FAS公司的TRAC系列現(xiàn)有TRAC020、TRAC020LH(微功耗版本)、 ZXF36Lxx(模擬門陣列)等器件,采用電壓運行算技術(shù)一一以隨時間連續(xù)變化的模擬電壓為信號參量。其CAB由運放配置電阻、電容、多路模擬開關(guān)等組成,可編程互連網(wǎng)也主要利用模擬開關(guān)實現(xiàn)。利用配置數(shù)據(jù)控制多路模擬開發(fā)即可改變CAB的內(nèi)部連接(即功能組態(tài));改變一組按特定規(guī)律取值的同類元件(電阻或電容)之間的連接關(guān)系,獲得所需的等效元件取值;改變各CAB間的信號傳遞關(guān)系等。

該系列具有接近常規(guī)器件的優(yōu)良特性(如閉環(huán)帶寬可達12MHz),面向模擬計算的器件結(jié)構(gòu)和便于向ASIC移植的產(chǎn)品線。其CAB具有加(ADD)、取負(NEG)、對數(shù)(LOG)、反對數(shù)(ANT)、積分(AUX-def)、微分(AUX-int)等運行型功能組態(tài),設(shè)計得可根據(jù)設(shè)計目標的數(shù)字描述或信號流圖,利用開發(fā)工具以繪制框圖方式完成電路設(shè)計而無須考慮其內(nèi)部細節(jié)。缺點是可編程能力較強,器件內(nèi)部連接基本固定(參見圖3),僅能利用NIP(直通)和OFF(斷開)功能組態(tài)或外部連接線(Link)等加以改變;器件內(nèi)電阻等元件均取值固定,須外接RC元件來改變有關(guān)的電路參數(shù)。設(shè)計過程的自動化程度和電路的整體集成度也因而降低。
Lattice公司的ispPAC系列等采用跨導運算技術(shù),以模擬電流作為主要信號參量,以跨導運算放大器(OTA)取代電壓運算放大器,以基于OTA的有源元件取代部分無源元件。該類器件利用D/A轉(zhuǎn)換器按照配置數(shù)據(jù)改變OTA的偏置電流,從而改變其互導增益gm和電壓放大器增益Au,實現(xiàn)對CAB的配置和參數(shù)調(diào)整。由于在IC中易于改變且調(diào)整范圍較大,控制精確較高,因此該類器件的參數(shù)變化范圍和分辨率均可顯著提高。此外,該類器件還具有電流模電流共有的高速、低電壓、低功耗、寬





