可編程模擬器件開發的主要步驟依次為:(1)電路表達,即根據設計任務,結合所選用的可編程模擬器件的資源、結構特點,初步確定設計方案;(2)分解與綜合,即對各功能模塊進行細化,并利用開發工具輸入或調用宏函數自動生成電原理圖;(3)布局布線,即確定各電路要素與器件資源之間的對應關系以及器件內部的信號連接等。可自動或手動完成;(4)設計驗證,即對設計進行仿真(根據器件模型和輸入信號等,計算并顯示電路響應),以初步確定當前設計是否滿足功能和指標要求。如果不滿足,應返回上一步驟進行修改;(5)由開發工具自動生成當前設計的編程數據和文件;(6)器件編程,即將編程數據寫入器件內部的配置數據存儲順。一般通過在線配置方式完成,也可利用通用編程器脫機編程;(7)電路實測,即利用儀器對配置后的器件及電路進行實際測試,詳細驗證其各項功能和指標。如果發現問題,還需返回前有關步驟加以修改和完善。可編緝模擬器件設計的基本流程圖如圖2所示。
該流程主要在微機上利用開發工具完成,基本可做到“所見即所得”。以往由于元件超差、接觸不良等實際因素造成的延誤和返工可基本消除,對設計者的要求也大大降低。
3 主流器件與核心技術
FAS公司的TRAC系列現有TRAC020、TRAC020LH(微功耗版本)、 ZXF36Lxx(模擬門陣列)等器件,采用電壓運行算技術一一以隨時間連續變化的模擬電壓為信號參量。其CAB由運放配置電阻、電容、多路模擬開關等組成,可編程互連網也主要利用模擬開關實現。利用配置數據控制多路模擬開發即可改變CAB的內部連接(即功能組態);改變一組按特定規律取值的同類元件(電阻或電容)之間的連接關系,獲得所需的等效元件取值;改變各CAB間的信號傳遞關系等。

該系列具有接近常規器件的優良特性(如閉環帶寬可達12MHz),面向模擬計算的器件結構和便于向ASIC移植的產品線。其CAB具有加(ADD)、取負(NEG)、對數(LOG)、反對數(ANT)、積分(AUX-def)、微分(AUX-int)等運行型功能組態,設計得可根據設計目標的數字描述或信號流圖,利用開發工具以繪制框圖方式完成電路設計而無須考慮其內部細節。缺點是可編程能力較強,器件內部連接基本固定(參見圖3),僅能利用NIP(直通)和OFF(斷開)功能組態或外部連接線(Link)等加以改變;器件內電阻等元件均取值固定,須外接RC元件來改變有關的電路參數。設計過程的自動化程度和電路的整體集成度也因而降低。
Lattice公司的ispPAC系列等采用跨導運算技術,以模擬電流作為主要信號參量,以跨導運算放大器(OTA)取代電壓運算放大器,以基于OTA的有源元件取代部分無源元件。該類器件利用D/A轉換器按照配置數據改變OTA的偏置電流,從而改變其互導增益gm和電壓放大器增益Au,實現對CAB的配置和參數調整。由于在IC中易于改變且調整范圍較大,控制精確較高,因此該類器件的參數變化范圍和分辨率均可顯著提高。此外,該類器件還具有電流模電流共有的高速、低電壓、低功耗、寬





