基于ispPAC20的調(diào)制電路設(shè)計(jì)

1、引言
調(diào)制是指用調(diào)制信號去控制載波信號的參數(shù)，使載波信號的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī)律發(fā)生變化，在通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用[1]。傳統(tǒng)調(diào)制電路多由分立模擬元器件構(gòu)成，占用面積較大且定型后不易產(chǎn)品升級。本文介紹一種基于在系統(tǒng)可編程模擬器件ispPAC20的平衡調(diào)制電路設(shè)計(jì)方法，將各單元電路于單芯片實(shí)現(xiàn)，提高了集成度和可靠性；同時(shí)可對目標(biāo)芯片在系統(tǒng)編程以升級電路結(jié)構(gòu)，縮短了研制周期，降低了設(shè)計(jì)成本。
ispPAC20（in-systemProgrammableAnalogCircuit）是美國Lattice半導(dǎo)體公司推出的可編程產(chǎn)品，該芯片具有在系統(tǒng)可編程技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)，電路設(shè)計(jì)人員可通過開發(fā)軟件PACDesigner在計(jì)算機(jī)上快速地進(jìn)行模擬電路設(shè)計(jì)與修改，對電路的特性可進(jìn)行仿真分析，然后用編程電纜將設(shè)計(jì)方案下載到芯片當(dāng)中[2]。也可對已經(jīng)裝配在印刷線路板上的ispPAC20芯片進(jìn)行校驗(yàn)、修改或者重新設(shè)計(jì)。
2、ispPAC20器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
ispPAC20由兩個(gè)PACblock塊、兩個(gè)比較器、一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器、配置存儲器、參考電壓、自校正單元、模擬布線池和ISP接口等單元組成，器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
比較器CP1和CP2的輸入端為可編程的差分形式，其工作原理與普通比較器相同。比較器CP1的輸出可編程為直接輸出或以PC為時(shí)鐘的寄存器輸出兩種模式，且CP1和CP2的輸出端CP1OUT和CP2OUT可通過窗口控制在WINDOW端輸出信號，窗口控制可編程為異或操作（XOR）模式或觸發(fā)器操作（Flip-Flop）模式。
PACblock1由兩個(gè)儀用放大器IA1和IA2、一個(gè)輸出放大器OA1、反饋電阻和電容構(gòu)成差分輸入和輸出的基本單元電路。其中，IA1的輸入端連接一個(gè)端口選擇器，并通過外部引腳MSEL來控制；當(dāng)MSEL分別為0和1時(shí)，端口a和b分別連接至IA1的輸入端。IA1和IA2的整數(shù)增益調(diào)范圍在-10～+10之間，電路輸入阻抗為109，共模抑制比為69dB。輸出放大器OA1中的反饋電阻RF可以編程為連通或斷開狀態(tài)，電容C有128種值供編程選擇。芯片中各基本單元通過模擬布線池實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，以組成復(fù)雜模擬電路。
PACblock2與PACblock1的結(jié)構(gòu)基本相同，但I(xiàn)A4的負(fù)整數(shù)增益區(qū)間為[-10，-1]，設(shè)有極性控制端PC并可被編程為四種模式：固定模式、PC外接模式、觸發(fā)器模式和CP1OUT連接模式。
(1)固定模式：IA4增益范圍為[-10，-1]；(2)PC外接模式：通過芯片外部引腳PC來控制增益范圍，PC=1對應(yīng)[-10，-1]，PC=0對應(yīng)[1，10]；(3)觸發(fā)器模式：需同時(shí)編程比較器窗口輸出控制端為觸發(fā)器模式，極性控制端通過內(nèi)部反饋通道連接至WINDOW端口，以控制IA4增益范圍；(4)CP1OUT連接模式：極性控制端通過內(nèi)部反饋通道連接至CP1OUT端口，以控制IA4增益范圍。
D/A轉(zhuǎn)換器的輸出為差分形式，可編程于比較器或儀用放大器連接，也可以直接輸出；輸入可選并行方式、JTAG或SPI方式。用戶可通過查詢芯片說明的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行編程[3]。
另外，配置存儲器用于存放編程數(shù)據(jù)，參考電壓和自校正模塊完成電壓分配和校正功能。