基于ispPAC20的调制电路设计

应用研究　基于ｉｓｐＰＡＣ２０的调制电路设计　时伟许春香　（中州大学工程技术学院河南郑州４５００４４）　摘要：介绍了一种基于在系统可编程模拟器件的调制电路设计方法，在单块ｉｓｐＰＡｃ２ｏ芯片上实现，具有高集成度和高可靠性的优点。可对　目标芯片在系统编程以重新配置电路，缩短了研制周期，降低了设计成本。　关键词：调制电路在系统可编程模拟电路　中图分类号：ＴＭ９３８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９４１６（２０１２）０１—００４９—０２　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎ——ｓｙｓｔｅｍ——ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ａｎａｌｏｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈｉｐ　ｏｆ　ｉｓｐＰＡＣ２０，ｗｈｉｃｈ　ｂｆｉｎ￣ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆｈｉｇｈ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆＩＳＰ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ＣＯＳｔ　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ，Ｉｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｉｌｉｔｙ，Ａｎａｌｏｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　１、引言　调制是指用调制信号去控制载波信号的参数，使载波信号的某　个或几个参数按照调制信号的规律发生变化，在通信系统中有广　泛的应用＿１】。传统调制电路多由分立模拟元器件构成，占用面积较大　且定型后不易产品升级。本文介绍一种基于在系统可编程模拟器件　ｉｓｐＰＡＣ２０的平衡调制电路设计方法，将各单元电路于单芯片实现，　提高了集成度和可靠性；同时可对目标芯片在系统编程以升级电路　结构，缩短了研制周期，降低了设计成本。　ｉｓｐＰＡＣ２０（ｉｎ－ｓｙｓｔｅｍ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ａｎａｌｏｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）是美　国Ｌａｔｔｉｃｅ半导体公司推出的可编程产品，该芯片具有在系统可编程　技术的优势和特点，电路设计人员可通过开发软件ＰＡＣ　Ｄｅｓｉｇｎｅｒ　在计算机上快速地进行模拟电路设计与修改，对电路的特性可进行　仿真分析，然后用编程电缆将设计方案下载到芯片当中口】。也可对已　经装配在印刷线路板上的ｉｓｐＰＡＣ２０芯片进行校验、修改或者重新　设计。　一２、ｉｓｐＰＡＣ２０器件的内部结构　抑制比为６９ｄＢ。输出放大器ＯＡ１中的反馈电阻ＲＦ可以编程为连通　或断开状态，电容Ｃ有１２８种值供编程选择。芯片中各基本单元通过　模拟布线池实现互联，以组成复杂模拟电路。　ＰＡＣｂｌｏｃｋ２与ＰＡＣｂｌｏｃｋｌ的结构基本相同，但ＩＡ４的负整数增　益区间为［－１０，－１］，设有极性控制端ＰＣ并可被编程为四种模式：固　定模式、ＰＣＣｂ接模式、触发器模式和ＣＰ１ＯＵＴ连接模式。　（１）固定模式：ＩＡ４：ｔ￣益范围为［－１０，－１ｈ（２）ＰＣ３＇ｂ接模式：通过芯　片外部引脚ＰＣ来控制增益范围，ＰＣ＝Ｉ对应［－１０，－１］，ＰＣ＝０５｛￣应【１，　１０］；（３）触发器模式：需同时编程比较器窗口输出控制端为触发器模　式，极性控制端通过内部反馈通道连接至ＷＩＮＤＯＷ端口，以控制　ＩＡ４Ｉ￣益范围；（４）ＣＰ１ＯＵＴ连接模式：极性控制端通过内部反馈通　道连接至ＣＰＩＯＵＴ端口，以控Ｓｔ］ＩＡ４增益范围。　Ｄ／Ａ转换器的输出为差分形式，可编程于比较器或仪用放大　器连接，也可以直接输出；输入可选并行方式、ＪＴＡＧ或ＳＰＩ方式。用　户可通过查询芯片说明的编码数据进行编程口１。　另外，配置存储器用于存放编程数据，参考电压和自校正模块　完成电压分配和校正功能。　ｉｓｐＰＡＣ２０由两个ＰＡＣｂｌｏｃｋ块、两个比较器、一个８位Ｄ／Ａ转换　３、调制电路的ｉｓｐＰＡＣ２０实现　器、配置存储器、参考电压、自校正单元、模拟布线池和ＩＳＰ接口等单　基于ｉｓｐＰＡＣ２０的调制电路内部编程连接如图１所示。ＰＡＣｂｌｏｃｋ２　元组成，器件内部结构如图１所示。　与比较器电路构成振荡电路，产生方波信号，作为载波　，经器件外　部连接至ＭＳＥＬ端；ＰＡＣｂｌｏｃｋ１构成调制电路，实现输入调制信号对　载波幅度的控制，调制信号龌连接于ＩＮ１和ＩＮ２端，已调信号在ＯＵＴ１　端输出。　３．１振荡电路设计　振荡电路的内部编程为：ＩＡ４的输入、增益和ＰＣ端分别编程至　参考电压３Ｖ、一１和触发器模式，反馈电阻和电容分别编程为开路和　６１．５９ｐＦ，构成积分电路；比较器ＣＰ１和ＣＰ２连接为窗口比较器，阈　值控制编程至参考电压１．５Ｖ，ＷＩＮＤＯＷ输出端和ＣＰ１的输出分别　编程为触发器模式和直接输出模式；以此方式编程后，ＷＩＮＤＯＷ输　出端将自动地通过内部通道连接至ＩＡ４的极性控制端。　图１　ｉｓｐＰＡＣ２０内部结构　电路工作时，周期性方波信号在ＷＩＮＤＯＷ端输出，作为载波信　比较器ＣＰ１和ＣＰ２的输入端为可编程的差分形式，其工作原理　Ａ４的　与普通比较器相同。比较器ＣＰ１的输出可编程为直接输出或以ＰＣ　号　，频率为３０ｋＨｚ。其工作原理为：当极性控制端ＰＣ＝０时，Ｉ为时钟的寄存器输出两种模式，且ＣＰ１和ＣＰ２的输出端ＣＰ１ＯＵＴ和　ＣＰ２ＯＵＴ可通过窗口控制在ＷＩＮＤＯＷ端输出信号，窗口控制可编　程为异或操作（ＸＯＲ）模式或触发器操作（Ｆｌｉｐ—Ｆｌｏｐ）模式。　ＰＡＣｂｌｏｃｋ１由两个仪用放大器ＩＡ１和ＩＡ２、一个输出放大器　ＯＡ１、反馈电阻和电容构成差分输入和输出的基本单元电路。其中，　ＩＡ１的输入端连接一个端口选择器，并通过外部引脚ＭＳＥＬ来控制；　当ＭＳＥＬ分别为０和１时，端口ａ＊ｎｂ分别连接至ＩＡ１的输入端。ＩＡ１和　ＩＡ２的整数增益调范围在－１０＋１０之间，电路输入阻抗为１０９，共模　增益为正值，积分器进行正向积分，ＯＡ２的输出电压Ｖｏｕｔ２开始线性　上升，当Ｖｏｕｔ２的值超过窗口比较器的上限阈值电压１．５Ｖ时，ＣＰ１输　出高电平，ＣＰ２输出低电平，使输出端触发器置位操作，ＷＩＮＤＯＷ　端输出１；通过内部通道反馈，使得ＰＣ＝Ｉ，从而ＩＡ４的增益变为负值，　使积分器开始反向积分，ＯＡ２的输出电压开始下降，当Ｖｏｕｔ２的值小　于下限阈值电压一１．５Ｖ时，使触发器复位操作，ＷＩＮＤＯＷ端输出０，　积分器再次开始正向积分。如此反复，在ＷＩＮＤＯＷ端输出方波信　……下转第５１页　瓣，十术一一技五　　一用一　　（ｔｅｍｐｌ姆　ａｔｅＰａｔｈ））　｛　ｔｅｍｐｌａｔｅ＝ｓｒ．ＲｅａｄＴｏＥｎｄＯ；／／读取模板内容　｝　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｐｒｏｄｕｃｔ＝ｍａｎａｇｅｒ．ＧｅｔＰｒｏｄｕｃｔＢｙｌｄ（ＰｒｏｄｕｃｔＩｄ）；／　／获取Ｐｒｏｄｕｃｔ信息　ｓｔｒｉｎｇ　ｈｔｍｌ＝ｔｅｍｐｌａｔｅ．Ｒｅｐｌａｃｅ（”［ＷｅｂＲｏｏｔＰａｔｈ］”，　ｃｏｎｔｅｘｔ．Ｒｅｑｕｅｓｔ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰａｔｈ）　／／替换Ｗｅｂ路径　Ｒｅｐｌａｃｅ（”［ＰｒｏｄｕｃｔＩｄ］”，ＰｒｏｄｕｃｔＩｄ．ＴｏＳｔｒｉｎｇ０）　／／依次将ｈｔｍｌ模板中的占位符替换成当前产品的相　．……应用研究　＜ｈｔｔｐＨａｎｄｌｅｒｓ＞　＜ａ　ｄ　ｄ　ｖｅ　ｒｂ＝”｛”ｔｙｐｅ＝’’ＨｔｍｌＨａｎｄｌｅｒ”／＞　Ｐ　ａｔ　ｈ＝”Ｂ　０　０　ｋ　Ｓ／　．ｈ　ｔｍ　ｌ’’　Ｃ　Ｃ＝　　Ｖ　＜／ｈｔｔｐＨａｎｄｌｅｒｓ＞　当用户访问以产品ＩＤ为名称的页面时（如：３２３４２１２．ｈｔｍ１），将　交Ｉ！ＩＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒ中进行处理，如果该页面不存在，将服务器将动态　生成该静态页同时保存下来，并交给客户端。以后对同一个产品的　请求就可以直接获取该静态页了。　５、结语　应信息　ｕｓｉｎｇ（ＳｔｒｅａｍＷｒｉｔｅｒ　ＳＷ＝ｎｅｗ　ＳｔｒｅａｍＷｒｉｔｅｒ（ｉｆｌｅＰａｔｈ））　｛　ＳＷ．Ｗｒｉｔｅ（ｈｔｍ１）；　容　利用ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒ￣行Ｈｔｔｐ请求中的动态页面静态化，可以加　快服务器端响应速度，减轻服务器端处理数据的压力，通过ＷｅｂＮ０　试和负载测试，可以看到对于复杂页面处理和请求量比较大的页面　有着性能上的显著提高。使用ＨｔｔｐＨａｎｄｉｅｒ还可以实现除页面静态　／／写入静态化页面内　化以处其他功能，例如数字水印、防盗链等，有很丰富的应用范围。　参考文献　［１］李敏波．ＡＳＰ．ＮＥＴ　２．０高级编程［Ｈ］．北京：清华大学出版社，２００６．　［２］梁博．测试有道［Ｈ］．北京：电子工业出版社，２００９　ｃｏｎｔｅｘｔ．Ｓｅｒｖｅｒ．Ｅｘｅｃｕｔｅ（”　／ＰｒｏｄｕｃｔＤｅｔａｉｌｓ／Ｐｒｏｄｕｃｔ一”＋　［２］王征．项目模型及业务流程分析［Ｊ］．程序员，２００２（１）．　ＰｒｏｄｕｃｔＩｄ　［４］廖江福．基于ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒ的ＡＳＰ．ＮＥＴ软件ＲＳＡ签名研究［Ｊ］．重庆　＋”ｈｔｍｌ”）；　／／转到实际　工商大学学报。２０１０．１．　．｝　｝　ｃｏｎｔｅｘｔ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＵｎＬｏｃｋ（）；　／／解锁　路径　｝　作者简介　沈阳（１　９　７　８一），男，安徽合肥人，软件工程硕士，专业教　师，工作单位：广东岭南职业技术学院，研究方向：软件工　程，Ｗｅ　ｂ及移动设备软件开发。　｝　ｗｅｂ．ｃｏｎｆｉｇ中添加如下配置，用于进行静态页与ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒ　的映射：　……上接第４９页　号。当ＩＡ４的差分输入电压在（ｏｖ，＋３Ｖ】的范围内时，ｕ　的频率在　【ｌｋＨｚ，３０ｋＨｚ】范围内与输入保持良好的线性关系。通过减小积分　电容或增加放大器增益可缩短积分时间，提高振荡频率；经测试，最　高可达３００ｋＨｚ。　：：／　ｔｉｃ　．　、、　———　．　／　／＼　／＼　＼／＼ｖ　ｎ　：　６　ｎ口ｎ　ｎ　ｎ　ｎ　ｒ１门门ｎ　ｎ　ｎ　ｎ　ｎ　Ｉ　ｕ　Ｕ　Ｕ　Ｕ　Ｕ　Ｕ　Ｌ』ＬＪ　ｒ　ｕ　Ｕ　Ｕ　Ｕ　Ｕ　ＬＪ　Ｌ』　’　图３平衡调制电路波形　ｎ　ｎ　ｎ　厂———］广———］　Ｔ　４、结语　本文介绍了一种基于在系统可编程模拟器件的调制电路设计　方法，在ｉｓｐＰＡＣ２０芯片上实现，将整个电路集成于单块芯片中，提　图２振荡器工作波形　高了电路的集成度和可靠性。借助于开发工具ＰＡＣ　Ｄｅｓｉｇｎｅｒ可随　３．２调制电路设计　提高了电路设计的效率，　调制电路的内部编程为：ＩＡ１的ａ、ｂ端口分别编程至ＩＮ１、ＩＮ２，　时对芯片进行重新编程以升级电路结构，　增益为１。输入调制信号Ｈ按图１；ｈ－式连至ＩＮ１和ＩＮ２端，ＷＩＮＤＯＷ端　降低了设计成本。经外部连线接至端口选择ＭＳＥＬ端。当　为低电平时，ＩＡ１的ａ端Ｖ１选　参考文献　通，ＯＡ１输出Ｖｏｕｔｌ＝一　；当　为高电平时，ｂ端口被选通，ＯＡ１输出　［１］曾兴雯，刘乃安，陈健．高频电路原理与分析［Ｈ］．西安电子科技大　Ｖｏｕｔ１＝ｕ￣。于是，　的极性按载波频率持续转换，在Ｖｏｕｔｌ输出端得　学出版社，２００６：１　７０—１　７５．　到幅度受强控制的平衡调制信号，电路的工作波形如图３所示。一般　［２］邓重一．ｉｓｐＰＡＣ１　０芯片及其应用［Ｊ］．现代电子技术。２００３，７：７２—７３．　地，若编程ＩＡ１的增益为　，则可得到下式所示的输出信号。　［３］Ｌａｔｔｉｃｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｃｏ．ｉｓｐＰＡＣ　ｈａｎｄｂｏｏｋ［ＣＤ］．Ｖｅｒｓｉｏｎ　１．１，　训：』【　ｋｕ　，　一１９９９．　＝０Ｖ　作者简介　该设计方法中，载波产生电路与和调制电路在同一芯片上完　时伟（１　９　８　１一），男，硕士研究生，助教，主要从事电子设　成，具有高集成度、高可靠性的优点，可通过设计工具对电路做灵活　计自动化方面的研究和教学工作。　修改。若将已调信号Ｖｏｕｔｌ接低通滤波器，则可得到模拟双边带调制　信号。