可編程模擬器件

它既屬於模擬集成電路，又同可編程邏輯器件一樣，可由用户通過現場編程和配置來改變其內部連接和元件參數從而獲得所需要的電路功能。配合相應的開發工具，其設計和使用均可與可編程邏輯器件同樣方便、靈活和快捷。與數字器件相比，它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優勢；而與普通模擬電路相比，它又具有全集成化、適用性強，便於開發和維護（升級）等顯著優點，並可作為模擬ASIC開發的中間媒介和低風險過渡途徑。因此，它特別適用於小型化、低成本、中低精度電子系統的設計和實現，未來其應用將會日益廣泛。

通用型可編程模擬器件主要包括現場可編程模擬陣列（FPAA）和在系統可編程模擬電路（ispPAC）兩大類。二者的基本結構與可編程邏輯器件相似，主要包括可編程模擬單元（Configurable Analog Block，CAB）、可編程互連網絡（Programmable Interconnection Network）、配置邏輯（接口）、配置數據存儲器（Configuration Data Memory）、模擬I/O單元（或輸入單元、輸出單元）等幾大部分，如圖1所示。

模擬I/O單元等與器件引腳相連，負責對輸入、輸出信號進行驅動和偏置、配置邏輯通過串行、並行總線或在系統編程（ISP）方式，接收外部輸入的配置數據並存入配置數據存儲器；配置數據存儲器可以是移位寄存器、SRAM或者非易失的E2PROM、FLASH等，其容量可以數十位至數千位不等；可編程互連網絡是多輸入、多輸出的信號交換網絡，受配置數據控制，完成各CAB之間及其與模擬I/O單元之間的電路連接和信號傳遞；CAB是可編程模擬器件的基本單元，一般由運行放大器或跨導放大器配合外圍的可編程電容陣列、電阻陣列、開關陣列等共同構成。各元件取值及相互間連接關係等均受配置數據控制，從而呈現不同的CAB功能組態和元件參數組合，以實現用户所需的電路功能。CAB的性能及其功能組態和參數相合的數目，是決定可編程模擬器件功能強弱和應用範圍的主要因素。

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，並利用開發工具輸入或調用宏函數自動生成電原理圖；

（3）佈局佈線，即確定各電路要素與器件資源之間的對應關係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，計算並顯示電路響應），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脱機編程；

（7）電路實測，即利用儀器對配置後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。