用PAC-Designer 設計濾波器

用PAC-Designer 設計濾波器

近年來(lái)，數字系統的EDA技術(shù)及可編程邏輯器件的發(fā)展極大地改變了傳統電子系統的設計思想和實(shí)現方法，但是模擬電路的設計手段似乎還停滯不前?，F在，由美國Lattice公司推出的模擬電路在系統可編程技術(shù)ispPAC使這種情況發(fā)生了變化，為模擬電路的設計自動(dòng)化翻開(kāi)了新的一頁(yè)。

ispPAC 及PAC-Designer的特點(diǎn)
　　與數字系統的在系統可編程技術(shù)類(lèi)似，模擬電路的在系統可編程技術(shù)允許設計者使用開(kāi)發(fā)軟件在計算機中設計和修改模擬電路，并通過(guò)編程電纜將設計方案下載到可編程模擬器件中，從而加快設計進(jìn)程，提高系統設計的準確性，為電子系統設計人員開(kāi)發(fā)產(chǎn)品提供了一條嶄新的途徑。目前由Lattice公司推出的在系統可編程模擬器件有ispPAC10、ispPAC20和ispPAC80三種，這些芯片都是基于E2CMOS編程，支持JTAG編程方式，可編程十萬(wàn)余次。ispPAC器件的開(kāi)發(fā)軟件為PAC-Designer，采用原理圖輸入方式，并能對設計電路作幅頻特性和相頻特性仿真。
　　PAC-Designer軟件在濾波器的設計方面獨具特色，其內部集成了不同的宏功能，在宏功能中可以選擇濾波器的類(lèi)型(如巴特沃斯或賽貝謝夫)和參數(增益、截止頻率、品質(zhì)因數等)來(lái)實(shí)現所需的濾波器。

ispPAC10的內部結構
　　ispPAC10是Lattice公司推出的在系統可編程模擬器件，采用非易失性數字E2CMOS技術(shù)，其內部由四個(gè)完整的模擬宏單元PACBlock組成，每個(gè)PACBlock又由運放、電阻和電容組成，如圖1所示。芯片無(wú)需外圍元件就可以靈活實(shí)現精密濾波器、求和、求差、增益、衰減和積分等基本模擬功能。用ispPAC10設計電路時(shí)，PACBlock中的運放增益可在-10～+10之間進(jìn)行調節，電容可以在一組固定值之中進(jìn)行選擇，運放與一系列的反饋電容組合可以產(chǎn)生120種可編程電路，頻率范圍在10kHz至100kHz之間，從而完成不同的電路功能。

用PAC-Designer和ispPAC10設計濾波器

　　用手工設計二階濾波器時(shí)，需要通過(guò)理論公式不斷修訂各元件參數，最后才能滿(mǎn)足電路指標的要求，而Pspice和EWB等軟件一般只能進(jìn)行模擬仿真，而且仿真實(shí)現的電路還必須通過(guò)分離元件來(lái)完成實(shí)際電路。
　　采用ispPAC10設計帶通或低通濾波器時(shí)，不需要任何外部元器件就可以對整個(gè)電路的增益、Q值和截止頻率進(jìn)行調整。通過(guò)設定運放增益和電容參數，可以將PACBlock配置成可編程的單極性低通濾波器或積分器，在ispPAC10內部的幾個(gè)PACBlock還能夠連接在一起組成更高級數的濾波器。
　　用PAC-Designer宏功能，只要輸入濾波器的參數，系統就會(huì )根據設計要求算出反饋電容、電阻及各運放的增益等參數，然后在電路圖編程環(huán)境中進(jìn)行電路布線(xiàn)，修改其參數值。具體過(guò)程是，首先打開(kāi)Tool菜單，選擇Run Macro，彈出如圖2所示的宏功能對話(huà)框，選擇“ispPAC10 Bipuad.exe”，在參數輸入對話(huà)框中填入F0=2kHz，Q=0.707，DC Gain=2，在Optimize中選擇F0，就可得到截止頻率為2kHz，Q為0.707，增益為2的二階低通濾波器，圖4是濾波器的原理及內部接線(xiàn)圖。保存原理圖，再對其進(jìn)行幅頻及相頻特性仿真，仿真結果如圖5所示。觀(guān)察波形，確認各項參數指標無(wú)誤后，最后將設計下載至ispPAC10芯片中。設計方案的下載是通過(guò)編程電纜將計算機的并行口和被編程器件連在一起來(lái)實(shí)現的，接口符合IEEE1149.1JTAG標準。如果目標電路板上有多個(gè)可編程器件，需采用菊花鏈的連結方式將幾個(gè)器件連在一起。

結束語(yǔ)
　　在系統可編程模擬器件及設計工具的出現，使模擬電子系統的設計與實(shí)現方法發(fā)生了很大變化。運用PAC-Designer及ispPAC系列芯片設計濾波器及其他模擬電子線(xiàn)路，將大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高系統的可靠性并減少制造成本，應用前景非常廣闊。