基于开关电容技术fpaacab电路设计

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1、摘要FPAA(FiledProgrammableAnalogArrays)，即现场可编程模拟阵列，是近年来新兴的可编程模拟器件的一种。FPAk的最大特点是动态可编程，即器件在出厂后可由用户通过编程来配置器件的内部连接和元器件参数，以获得所需的电路功能。另一特点是，它属于模拟集成电路，即电路的输入、输出甚至内部状态均为时间连续、取值连续的模拟信号。因此与传统的模拟电路设计方法相比，利用可编程模拟器件设计模拟电路更方便、更快捷，缩短了产品的研制周期，增强了其竞争力。与可编程逻辑器件FPGA中的基本单元CLB类似，FPkA也有其相应的可编程模拟模块(ConfigurableAn

2、alogBlock，CAB)，CAB是FPkA的核心部分，其电路组态的多少以及性能指标的优劣直接决定了整个FPAA芯片的应用范围与性能。通常CAB由运算放大器、可编程电容(电阻)阵列以及可编程开关阵列等构成。对CAB进行编程便可实现不同的电路功能和不同的性能参数，编程数据存储在内部的SRAM中。目前，CAB构架以及性能的优化设计也是FP从研究的重点之一。本文的主要工作就是围绕FPAA的核心部分一一CAB模块展开的。首先，介绍了可编程模拟器件特点、研究现状以及发展趋势，从而明确了该课题的研究意义。其次，对FP从的概念、结构以及CAB的组成架构进行了阐述，分析与研究了目前FP

3、AA的多种实现技术，并在此基础上对不同的CAB架构进行了比较，从而为本文的CAB架构设计奠定了基础。然后，基于开关电容技术完成了CAB电路的设计。所设计的CAB中主要包括全差分运算放大器、可编程电容阵列、基准源、比较器、逐次逼近寄存器以及一些其他电路，通过对这些单元的编程，可以实现不同的功能。最后，对FPAA可实现的功能进行了混合仿真验证。总之，基于开关电容技术，本文完成了FPAA中核心模块---CAB的电路设计。基于本文设计的CAB电路，该FPAA可以实现十余种模拟电路功能，从而扩大了此FPAA芯片的应用范围，取得了阶段性的成果。关键词：现场可编程模拟阵列，可编程模拟单

4、元，比较器，逐次逼近ABSTRACTABSRATCTFP八A，thefiledprogrammableanalogarrays，isonehndoftheprogrammableanalogdevices(PAD)thatappearrecentlyyears．nlemainadvantageofFPAAisthedynamicreconfiguration,whichmeansthecustomercouldachievetheneededanalogcircuitsbyprogrammingtheinternalconnectionsandtheparameterso

5、fthedeviceafterleavingfactory．Meanwhile，FPAAbelongstoanalogIC，theinput，outputandtheinternalstateistime—continues，value-continuesanalogsignals．Comparedtothetraditionalanalogckcukdesign,themethoddesigninganalogcircuitswithFPAAismoreconvenientandlesstime，SOtheckcuitsaremorecompetitive．Asthes

6、ameastheCLBofFPGA．FPAAalsohasthebasiccell：ConfigurableAnalogBlock(cAB)，whichisthecoreoftheFP从．ItusuallyincludesOPAMP,programmableCAParrays，configurableswitcharrays，andSOon．Thecapacitancevalues，differenttopologiesofthecircuitscouldchangebyprogrammingthedatesstoredintheSRAM．Bychangingthepro

7、grammabledates，theCABwillprovidedifferentcircuitfunctions．SotheperformanceofaFPAAmainlydependsonthecircuitconfigurationsandtheperformanceoftheCAB．NowtheoptimizingdesignoftheCABisalsooneoftheimportantdirectionsoftheFPAAdevelopment．Theworkonthisthesiswillfocusonthecir