Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
Лапласа.
а) б)
-О и,
- и,
Рис. 7.35. Схемы масштабирующих усилителей и интеграторов, реализованные
в традиционной схемотехнике (а, б) и в схемотехнике с переключаемыми
конденсаторами (в, г)
821
ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ
7.10.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
БИС МРАА020 фирмы "Motorola" (рис. 7.36) - набор конфигурируемых
аналоговых блоков CAB (Configurable Analog Blocks), соединяемых между
собой и подключаемых к элементам ввода/вывода ключевыми КМОП-элементами.
Конфигурации САВ и состояния переключателей определяются содержимым
памяти типа SRAM.
БИС реализованы в корпусе с 160 контактами и содержат 20 САВ в матрице
4x5. Каждый САВ (рис. 7.37) содержит один операционный усилитель ОУ, пять
регулируемых конденсаторов, компаратор, набор переключателей и
управляющую логику.
Для разработок проектов с использованием БИС типа МРАА фирма "Motorola"
создала специальные средства: библиотеку макрофункций, САПР для
проектирования конфигурации БИС, кабели для загрузки данных конфигурации
из компьютеров и прототип-ные платы (Evaluation Boards) для верификации
проектных решений.
Каждая макрофункция библиотеки соответствует решению определенной задачи
и позволяет задать функциональную характеристику проектируемого блока не
путем вычисления требуемых параметров схемы, а путем задания
функциональных характеристик узла (частоты генератора, коэффициента
усиления усилителя, полосы пропускания для фильтра и т. д.).
В качестве САПР разработан программный пакет EasyAnalogDesign-Software,
ориентированный на работу в PC-совместимых компьютерах в ОС Windows
95/NT. Работа проектировщика с проектом организована в форме
интерактивного общения. Проектировщик задает типы макрофункций,
расположенных в выбранных местах матрицы, и требуемые свойства узлов.
Далее пакет позволяет организовать соединения между схемными элементами и
их связи с выходными блоками, контролируя и блокируя при этом
недопустимые типы соединений. После завершения формирования проекта пакет
позволяет загрузить данные конфигурации БИС соединением при помощи
специального загрузочного кабеля выхода последовательного порта
компьютера с БИС МРАА020.
Рис. 7.36. Структура БИС МРАА020 фирмы "Motorola"
822
АНАЛОГОВЫЕ ПРОГРАММИРУЕМЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Рис. 7.37. Структура конфигурируемого блока микросхемы МРАА020
Прототипная плата Evaluation Board помимо БИС РАА020 содержит цепи,
поддерживающие функционирование БИС, и различные органы пользовательского
управления, что обеспечивает легкость и скорость верификации созданных
проектов.
К реализуемым на одном САВ функциональным узлам относятся усилительные
каскады с заданным коэффициентом усиления, сумматоры, вычитатели,
сглаживающие каскады, цепи выборки и хранения аналоговых сигналов,
фильтры первого порядка. Более сложные функциональные узлы, такие как
биквадратные и полосовые фильтры, детекторы уровней и др. могут быть
образованы с помощью соединения нескольких САВ в требуемую структуру.
Микросхемы семейства ispPAC фирмы "Lattice Semiconductor" имеют ряд
отличий от микросхем фирмы "Motorola". В них не используется техника
переключаемых конденсаторов, они архитектурно проще (имеют меньше
конфигурируемых ресурсов), имеют меньшие габаритные размеры и число
контактов ввода/вывода. Память конфигурации реализована по технологии
EEPROM и может загружаться через специально выделенные контакты JTAG
интерфейса. Конфигурация может быть закрыта от несанкционированного
доступа битом секретности. Отличием является и включение в состав
конфигурируемых ресурсов не только аналоговых, но и цифроаналоговых
средств (схема ispPAC20 имеет встроенный 8-разрядный цифроаналоговый
преобразователь). Заметим при этом, что цифроаналоговые и аналого-
цифровые блоки имеют, как правило, жесткую внутреннюю структуру, не
позволяющую произвольно их перестраивать. Например, ясно, что из двух 8-
разрядных ЦАП или АЦП непосредственным образом не составить 16-разрядные
ЦАП и АЦП, поскольку точностные требования к параметрам таких блоков
резко различаются. Также не имеет смысла разбивать 16-разрядные ЦАП и АЦП
на 8-разрядные, поскольку при реализации 8-разрядных преобразователей не
нужны такие жесткие точностные требования, как это необходимо для 16-
разрядных.
Структура ИС ispPAC20 (рис. 7.38) имеет в основе два программируемых
усилительных блока (РАСЫоск) с дифференциальными входными усилителями,
имеющими и дифференциальный выход, что позволяет изменять знак и
численное значение коэффициента усиления в пределах от 1 до 10
целочисленными приращениями. Конденсаторы цепей обратных связей могут
программироваться на величины от 1 до 63 пФ (всего 128 возможных
значений) и позволяют строить на основе усилительных ступеней активные
фильтры. Возможны конфигурации интеграторов. Как видно из рисунка, один
РАС-блок имеет на входе двухвходовый коммутатор, а другой - внешнее
управление инвертированием. Помимо РАС-блоков в БИС включены два
