可编程模拟器件原理与开发
低。
3主流器件与核心技术
FAS公司（http://www.zetex.com）的TRAC系列现有TRAC020、TRAC020LH（微功耗版本）、ZXF36Lxx(模拟门阵列)等器件，采用电压运行算技术一一以随时间连续变化的模拟电压为信号参量。其CAB由运放配置电阻、电容、多路模拟开关等组成，可编程互连网也主要利用模拟开关实现。利用配置数据控制多路模拟开发即可改变CAB的内部连接（即功能组态）；改变一组按特定规律取值的同类元件（电阻或电容）之间的连接关系，获得所需的等效元件取值；改变各CAB间的信号传递关系等。
>该系列具有接近常规器件的优良特性（如闭环带宽可达12MHz），面向模拟计算的器件结构和便于向ASIC移植的产品线。其CAB具有加（ADD）、取负（NEG）、对数（LOG）、反对数（ANT）、积分（AUX-def）、微分（AUX-int）等运行型功能组态，设计得可根据设计目标的数字描述或信号流图，利用开发工具以绘制框图方式完成电路设计而无须考虑其内部细节。缺点是可编程能力较强，器件内部连接基本固定（参见图3），仅能利用NIP（直通）和OFF（断开）功能组态或外部连接线（Link）等加以改变；器件内电阻等元件均取值固定，须外接RC元件来改变有关的电路参数。设计过程的自动化程度和电路的整体集成度也因而降低。
Lattice公司的ispPAC系列等采用跨导运算技术，以模拟电流作为主要信号参量，以跨导运算放大器（OTA）取代电压运算放大器，以基于OTA的有源元件取代部分无源元件。该类器件利用D/A转换器按照配置数据改变OTA的偏置电流，从而改变其互导增益gm和电压放大器增益Au，实现对CAB的配置和参数调整。由于在IC中易于改变且调整范围较大，控制精确较高，因此该类器件的参数变化范围和分辨率均可显著提高。此外，该类器件还具有电流模电流共有的高速、低电压、低功耗、宽动态范围、高稳定性等优点。
ispPAC系列包括PAC10、PAC20、PAC30等通用型器件和PAC80、PAC82等ISP滤波器。以PAC10为例（参见图4），其可编程模拟单元（PACBlock）以两个增益可配置（±1～±10）的跨导型仪表放大器作为输入级，以运放、有源反馈元件（跨导放大器）和电容阵列（7个电容可组合出128种等效电容）等构成输出级，可实现放大、迭加、积分和滤波等功能且精度较高；其模拟布线池可灵活地配置器件内部及其与引脚之间的连接关系；自校准单元可自动测量输出失调并利用专用DAC加以补偿；ISP接口支持在系统编程和数据保密。因此，ispPAC的电路性能与可编程能力俱佳。PAC20等还配有DAC和迟滞比较器，仅需单片便可构成的监控系统。
Anadigm公司的AN10E40器件则采用开关电容技术（同MOTOROLA原产的MPAA020），通过改变电容比或开关电容的时钟频率来配置电路参数。其内部为典型的阵列式结构（参见图1），由CAB、模拟I/O单元和分布其间的布线资源及可编程时钟资源等组成，信号带宽约250kHz。其CAB由运放、电子开关和开关电容等组成（参见图5），对信号来原、去向和各电容容量（均有256种选择）等均可灵活配置。可编程时钟资源则为各开关电容提供所需的时钟频率（共32种分频比）和相位（每种频率4种）。这样，单个CAB即可实现整流器、放大器、可编程比较器和一阶滤波器等信号调理功能；将多个CAB加以组合、连接，便可实现高阶滤波器、脉宽调制器等更为复杂的电路。由于现有IC工艺可制造的电阻和电容范围有很且误差较大，而电容比的制造精度较高（<0.1%），因此该类器件的电路精度较高，可编程能力较强而制造成本较低，但信号带宽较小，内部噪声较大。
此外，一旦低成本的可编程电流镜或模拟乘法器研制成功，具备兼容数字IC工艺等多种优势的开关电流技术便可应用于可编程模拟器件，极大地降低其成本并提升其性能。
目前，可编程模拟器件已在数据采集、信号处理、仅器仪表、控制与监测、人工 《可编程模拟器件原理与开发(第2页)》
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3主流器件与核心技术
FAS公司（http://www.zetex.com）的TRAC系列现有TRAC020、TRAC020LH（微功耗版本）、ZXF36Lxx(模拟门阵列)等器件，采用电压运行算技术一一以随时间连续变化的模拟电压为信号参量。其CAB由运放配置电阻、电容、多路模拟开关等组成，可编程互连网也主要利用模拟开关实现。利用配置数据控制多路模拟开发即可改变CAB的内部连接（即功能组态）；改变一组按特定规律取值的同类元件（电阻或电容）之间的连接关系，获得所需的等效元件取值；改变各CAB间的信号传递关系等。
>该系列具有接近常规器件的优良特性（如闭环带宽可达12MHz），面向模拟计算的器件结构和便于向ASIC移植的产品线。其CAB具有加（ADD）、取负（NEG）、对数（LOG）、反对数（ANT）、积分（AUX-def）、微分（AUX-int）等运行型功能组态，设计得可根据设计目标的数字描述或信号流图，利用开发工具以绘制框图方式完成电路设计而无须考虑其内部细节。缺点是可编程能力较强，器件内部连接基本固定（参见图3），仅能利用NIP（直通）和OFF（断开）功能组态或外部连接线（Link）等加以改变；器件内电阻等元件均取值固定，须外接RC元件来改变有关的电路参数。设计过程的自动化程度和电路的整体集成度也因而降低。
Lattice公司的ispPAC系列等采用跨导运算技术，以模拟电流作为主要信号参量，以跨导运算放大器（OTA）取代电压运算放大器，以基于OTA的有源元件取代部分无源元件。该类器件利用D/A转换器按照配置数据改变OTA的偏置电流，从而改变其互导增益gm和电压放大器增益Au，实现对CAB的配置和参数调整。由于在IC中易于改变且调整范围较大，控制精确较高，因此该类器件的参数变化范围和分辨率均可显著提高。此外，该类器件还具有电流模电流共有的高速、低电压、低功耗、宽动态范围、高稳定性等优点。
ispPAC系列包括PAC10、PAC20、PAC30等通用型器件和PAC80、PAC82等ISP滤波器。以PAC10为例（参见图4），其可编程模拟单元（PACBlock）以两个增益可配置（±1～±10）的跨导型仪表放大器作为输入级，以运放、有源反馈元件（跨导放大器）和电容阵列（7个电容可组合出128种等效电容）等构成输出级，可实现放大、迭加、积分和滤波等功能且精度较高；其模拟布线池可灵活地配置器件内部及其与引脚之间的连接关系；自校准单元可自动测量输出失调并利用专用DAC加以补偿；ISP接口支持在系统编程和数据保密。因此，ispPAC的电路性能与可编程能力俱佳。PAC20等还配有DAC和迟滞比较器，仅需单片便可构成的监控系统。
Anadigm公司的AN10E40器件则采用开关电容技术（同MOTOROLA原产的MPAA020），通过改变电容比或开关电容的时钟频率来配置电路参数。其内部为典型的阵列式结构（参见图1），由CAB、模拟I/O单元和分布其间的布线资源及可编程时钟资源等组成，信号带宽约250kHz。其CAB由运放、电子开关和开关电容等组成（参见图5），对信号来原、去向和各电容容量（均有256种选择）等均可灵活配置。可编程时钟资源则为各开关电容提供所需的时钟频率（共32种分频比）和相位（每种频率4种）。这样，单个CAB即可实现整流器、放大器、可编程比较器和一阶滤波器等信号调理功能；将多个CAB加以组合、连接，便可实现高阶滤波器、脉宽调制器等更为复杂的电路。由于现有IC工艺可制造的电阻和电容范围有很且误差较大，而电容比的制造精度较高（<0.1%），因此该类器件的电路精度较高，可编程能力较强而制造成本较低，但信号带宽较小，内部噪声较大。
此外，一旦低成本的可编程电流镜或模拟乘法器研制成功，具备兼容数字IC工艺等多种优势的开关电流技术便可应用于可编程模拟器件，极大地降低其成本并提升其性能。
目前，可编程模拟器件已在数据采集、信号处理、仅器仪表、控制与监测、人工 《可编程模拟器件原理与开发(第2页)》
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