FPAA研究及其在信號調(diào)理電路中的應(yīng)用.pdf

1、受現(xiàn)場可編程門陣列FPGA（Field Programmable Gate Array）巨大成功的啟發(fā)，一種現(xiàn)場可編程模擬陣列FPAA（Field Programmable Analog Array）的新型器件被開發(fā)出來。該類器件與FPGA類似，可根據(jù)現(xiàn)場的實際需要，通過數(shù)字編程改變器件的內(nèi)部配置，從而實現(xiàn)所需要的模擬電路功能和參數(shù)調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)的模擬電路設(shè)計相比，利用FPAA，配以合適的EDA（Electronic Design Aut

2、omation）工具使得模擬電路的設(shè)計更簡單、方便、快捷，并且能縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。這種電路設(shè)計方式在工業(yè)自動化、信號處理、無線電通信、儀器儀表、航空航天、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器人等多種領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。FPAA主要由可編程模擬核心單元CAB（Configurable Analog Block）、互連網(wǎng)絡(luò)、輸入輸出單元、配置數(shù)據(jù)存儲器等組成。它有多種實現(xiàn)技術(shù)，基于連續(xù)時間的跨導(dǎo)運算技術(shù)是實現(xiàn)FPAA的主流技術(shù)之一，也

3、是本文采用的實現(xiàn)方法。而智能信號調(diào)理是信息科學(xué)的一個研究熱點，基于FPAA的信號調(diào)理電路改變了傳統(tǒng)信號調(diào)理電路功能單一、參數(shù)不可調(diào)的缺點，更能適應(yīng)于當(dāng)今復(fù)雜的工程需求。因此，本文對利用線性跨導(dǎo)可調(diào)POTA實現(xiàn)的FPAA進(jìn)行了研究，并探討了其在信號調(diào)理電路中的應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對OTA線性范圍窄、跨導(dǎo)不可調(diào)的缺點，設(shè)計了基于信號衰減技術(shù)和交叉耦合技術(shù)的兩種不同類型的線性范圍更寬、跨導(dǎo)可調(diào)的POTA，并對二者進(jìn)行了分

4、析比較，得出后者性能更好，并將其作為基礎(chǔ)單元應(yīng)用于后續(xù)FPAA單元電路及FPAA陣列設(shè)計中。⑵FPAA一般通過可編程開關(guān)電容矩陣來實現(xiàn)參數(shù)的可調(diào)節(jié)，為了減少其中的寄生電容對電容矩陣的影響，設(shè)計了一種基于POTA的可編程電容倍增電路，它能夠減少開關(guān)的使用，降低了寄生參數(shù)的影響，同時簡化了電路結(jié)構(gòu)，更易集成。并以此為基礎(chǔ)結(jié)合POTA搭建了一個FPAA的核心單元CAB電路。⑶將上述設(shè)計的多個CAB電路用六邊形互連網(wǎng)絡(luò)、可編程開關(guān)以及開關(guān)共享技