56_59.PDF

P O D Z E S P O Ł Y

Prekursorskie dzia³ania

firmy Lattice, ktÛra w†koÒcu

roku 1999 wprowadzi³a do

swojej oferty programowalne

uk³ady analogowe, nie maj¹

wielkiego wsparcia ze strony

rynku, co jednak nie

zniechÍca firmy do

wdraøania nowych uk³adÛw.

W†artykule przedstawiamy

dwa nowe uk³ady z†serii

ispPAC, ktÛrych powaønymi

atutami s¹: niøsza cena

(dotyczy obydwu uk³adÛw)

oraz znacznie bardziej

zaawansowana architektura

(ispPAC30).

Rodzina analogowych uk³adÛw

programowalnych do niedawna sk³a-

da³a siÍ z†trzech uk³adÛw. Przypo-

mnijmy pokrÛtce ich opis funkcjo-

nalny. Wszystkie uk³ady serii isp-

PAC wyposaøono w†interfejs JTAG,

ktÛry umoøliwia ich wielokrotne re-

programowanie (czyli w†konsekwencji

zmianÍ parametrÛw torÛw analogo-

wych) w†systemie. ZawartoúÊ pamiÍ-

ci konfiguracji EEPROM moøe byÊ

chroniona przed nieuprawnionym do-

stÍpem. Uk³ady ispPAC mog¹ byÊ

w³¹czane w†³aÒcuch JTAG, czyli mo-

g¹ wspÛ³pracowaÊ z†uk³adami dowol-

nych producentÛw, wyposaøonymi

w†interfejs JTAG zgodny ze standar-

dem IEEE 1149.1.

cym 550 kHz (ku = 1†V/V) lub 330

kHz (ku = 10 V/V).

Uk³ady ispPAC10 s¹ zbudowane

z†komÛrek PACblock, w†sk³ad ktÛrych

wchodz¹:

- dwa programowalne wzmacniacze

wejúciowe zawarte w†komÛrkach

PACell, ktÛre moøna skonfigurowaÊ

jako wzmacniacze pomiarowe z†asy-

metrycznymi wejúciami (odwracaj¹-

cym i nieodwracaj¹cym) lub jako

wzmacniacze z†pojedynczym wej-

úciem rÛønicowym.

- wzmacniacz rÛønicowy z†wyjúciem

rÛønicowym i†dodatkowymi elemen-

tami RC, nazwany przez producen-

ta FilSum.

Tak zbudowane PACblocki moøna

wykorzystaÊ jako: wzmacniacze sumu-

j¹ce lub odejmuj¹ce, wzmacniacze

o†programowanym wzmocnieniu, ak-

tywne uk³ady ca³kuj¹ce lub progra-

mowane filtry. DziÍki programowalnej

analogowej matrycy po³¹czeniowej

ARP ( Analog Routing Pool ) jest moø-

liwe ³¹czenie wzmacniaczy w†dowol-

ne konfiguracje we wnÍtrzu uk³adu,

bez koniecznoúci wykonywania po³¹-

czeÒ zewnÍtrznych.

Rodzina ispPAC -

programowane wzmacniacze

W†ramach rodziny ispPAC Lattice

oferuje dwa scalone wzmacniacze

programowalne w†systemie: ispPAC10

i†ispPAC20. Uk³ad ispPAC10 ( rys. 1 )

sk³ada siÍ z†czterech wzmacniaczy

o†niezaleønie programowanym wzmoc-

nieniu w†zakresie 0...80 dB i†szero-

kim paúmie przenoszenia, wynosz¹-

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 1/2002

P O D Z E S P O Ł Y

sygna³u s¹ minimalne. Poniewaø

wspÛ³czynniki dla kaødego stopnia fil-

tru moøna programowaÊ niezaleønie,

jest moøliwe niemal dowolne kszta³to-

wanie jego charakterystyki amplitudo-

wo-fazowej. Tak wiÍc†oprÛcz klasycz-

nych charakterystyk: Gaussa, Bessela,

Butterwortha czy Legrende'a, moøna

zaprojektowaÊ takøe dowoln¹ w³asn¹.

Zakres dopuszczalnych czÍstotliwoúci

granicznych wynosi 50...500 kHz.

Uk³ady ispPAC80 wyposaøono

w†podwÛjn¹ pamiÍÊ konfiguracji EEP-

ROM programowan¹ poprzez z³¹cze

JTAG. WybÛr aktywnego fragmentu

pamiÍci jest moøliwy przez wpisanie

do uk³adu s³owa konfiguruj¹cego za

pomoc¹ opcjonalnego interfejsu SPI.

Rys. 2.

Nowoúci w†rodzinie

W†paüdzierniku 2001 Lattice

wprowadzi³ do produkcji dwa nowe

uk³ady z†rodziny ispPAC, z†ktÛrych

jeden - ispPAC 30 - jest zupe³nie

nowym uk³adem w†rodzinie, drugi

natomiast - ispPAC81 - jest zmodyfi-

kowanym uk³adem opisanego wczeú-

niej filtru ispPAC80.

Nieco inn¹ budowÍ maj¹ uk³ady is-

pPAC20 ( rys. 2 ). Zintegrowano w†nich

bowiem dwa bloki PACblock, dwa

komparatory analogowe oraz 8-bitowy

przetwornik C/A. Budowa blokÛw

wzmacniaj¹cych jest taka sama jak

w†uk³adach ispPAC10, z†wyj¹tkiem do-

datkowego bloku o†programowanej po-

laryzacji (wzmocnienie ustalane w†za-

kresie (-10V/V...+10V/V) na wejúciu

jednego ze wzmacniaczy operacyjnych.

NapiÍciem wyjúciowym tego bloku mo-

øe sterowaÊ komparator CP1. Bloki

wzmacniaj¹co-filtruj¹ce moøna wewnÍt-

rznie ³¹czyÊ z†analogowymi komparato-

rami CP1 i†CP2. W†razie potrzeby wej-

úcia jednego z†nich mog¹ byÊ takøe

dostÍpne z†zewn¹trz. CharakterystykÍ

prze³¹czania komparatorÛw moøna do-

stosowaÊ do sygna³Ûw wolnozmiennych

po w³¹czeniu wewnÍtrznego obwodu

histerezy. Na wyjúciu komparatora CP1

znajduje siÍ programowany przerzutnik

RS spe³niaj¹cy rolÍ pamiÍci przekro-

czenia zadanego przez uøytkownika

poziomu, a†do wyjúÊ kompara-

torÛw CP1 i†CP2 jest do³¹czo-

na bramka logiczna ExOR, ktÛ-

rej wyjúcie steruje wyprowadze-

niem WINDOW. Bramka ta

umoøliwia funkcjonaln¹ imple-

mentacjÍ komparatora okienkowe-

go, ktÛry sygnalizuje przekroczenie

przez úledzony parametr dolnej

lub gÛrnej wartoúci odniesienia.

W†uk³ad ispPAC20 wbudowa-

no 8-bitowy przetwornik C/A

z†wyjúciem rÛønicowym, ktÛry mo-

øe byÊ sterowany za pomoc¹ inter-

fejsu JTAG z†nastawami zapisywany-

mi w†pamiÍci EEPROM albo w†rejes-

trze SRAM 8-bitowego portu rÛwno-

leg³ego lub teø interfejsu szeregowe-

go SPI. Wyjúcie przetwornika moøna

wykorzystaÊ takøe do bezpoúredniego

sterowania wewnÍtrznych blokÛw

uk³adu ispPAC20, w†czym jest po-

mocna analogowa matryca po³¹czenio-

wa ARP.

W†odrÛønie-

niu od pierwowzoru

uk³ad ispPAC81 ma nieco zawÍøone

pasmo przenoszenia (10...75 kHz za-

miast 50...500 kHz), mniejsze s¹ tak-

øe moøliwoúci skonfigurowania cha-

rakterystyki przenoszenia tego filtru -

moøna go skonfigurowaÊ jako dolno-

przepustowy filtr eliptyczny, Czejby-

szewa lub Butterwortha, kaødy z†nich

5. rzÍdu. Wyprowadzenia oraz

wartoúci parametrÛw elektrycznych

obydwu uk³adÛw s¹ praktycznie ta-

kie same, za wyj¹tkiem niewielkich

Programowalny filtr

dolnoprzepustowy

Uk³ad ispPAC80 jest filtrem dol-

noprzepustowym pi¹tego rzÍdu, o†pro-

gramowanej czÍstotliwoúci granicznej

i†charakterystyce filtrowania. Jego

schemat blokowy pokazano na rys. 3 .

Na wejúciu uk³adu ispPAC80 za-

stosowano standardowy dla rodziny

ispPAC wzmacniacz z†rÛønicowym

wejúciem i†o†programowanym wzmoc-

nieniu. Wzmacniacz wyjúciowy ma

takøe wyjúcie symetryczne, dziÍki cze-

mu zniekszta³cenia przetwarzanego

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 1/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 4.

rÛønic w†wartoúciach parametrÛw

zwi¹zanych ze stabilnoúci¹ termiczn¹

punktÛw pracy wzmacniaczy opera-

cyjnych.

Zupe³n¹ nowoúci¹ w†rodzinie isp-

PAC jest natomiast uk³ad oznaczony

symbolem ispPAC30. Jego schemat

blokowy pokazano na rys. 4 . W†uk³a-

dzie zintegrowano cztery wejúciowe

wzmacniacze pomiarowe o†wzmocnie-

niu programowanym w†przedziale

±1...±10V/V i†obwodach wejúciowych

konfigurowanych jako rÛønicowe lub

asymetryczne. Dwa z†tych wzmacnia-

czy wyposaøono w†dwuwejúciowe

multipleksery sygna³Ûw†analogowych,

ktÛrymi moøna sterowaÊ za pomoc¹

dwÛch wyprowadzeÒ uk³adu lub po-

przez wpis do odpowiedniego rejest-

ru SRAM, co umoøliwia jeden

z†dwÛch dostÍpnych interfejsÛw sze-

regowych.

Kolejnymi elementami zintegrowa-

nymi w†uk³adzie ispPAC30 s¹ dwa

mnoø¹ce, 8-bitowe przetworniki C/A

oraz 2†niezaleønie konfigurowane

ürÛd³a napiÍÊ referencyjnych o†7

moøliwych programowanych war-

toúciach (od 64mV do 2,5V).

Na wyjúciu uk³adu znajduj¹ siÍ

dwa wzmacniacze, ktÛre moøna skon-

figurowaÊ jako: ca³kuj¹ce z†wyborem

jednej z†oúmiu wartoúci pojemnoúci

wewnÍtrznego kondensatora, filtry

dolnoprzepustowe o†programowanej

czÍstotliwoúci odciÍcia (jednej z†oú-

miu) lub jako standardowe kompara-

tory napiÍciowe. Wymienione bloki

moøna ³¹czyÊ ze sob¹ za pomoc¹

dwÛch matryc po³¹czeniowych: suma-

cyjnej i†wejúciowo-wyjúciowej.

Konfiguracje wszystkich blokÛw s¹

przechowywane w†pamiÍci SRAM,

ktÛrej zawartoúÊ jest buforowana i†od-

twarzana po w³¹czeniu zasilania

z†nieulotnej pamiÍci EEPROM. Mody-

fikacjÍ zawartoúci tych pamiÍci umoø-

liwiaj¹ dwa wbudowane w†uk³ad in-

terfejsy: JTAG (IEEE 1149.1)

oraz - zupe³na nowoúÊ w†tej ro-

dzinie uk³adÛw - SPI! Tak wiÍc

uk³ad ispPAC30 moøna stosowaÊ

w†standardowych systemach

mikroprocesorowych, w†ktÛrych

doúÊ czÍsto sprzÍtowy interfejs

SPI jest dostÍpny, ewentualnie

stosunkowo ³atwo moøna go

emulowaÊ programowo. Wyboru

aktywnego w†danej chwili inter-

fejsu moøna dokonaÊ za pomo-

c¹ jednego z†wyprowadzeÒ uk³a-

du. DziÍki zastosowaniu jako

pamiÍci konfiguracji rejestrÛw

SRAM wielokrotna rekonfigura-

cja uk³adu nie powoduje nadwyrÍøe-

nia struktury EEPROM. Takie rozwi¹-

zanie umoøliwia szybkie, wielokrotne

modyfikowanie parametrÛw uk³adu

i†jego po³¹czeÒ wewnÍtrznych.

NarzÍdzia projektowe

Wraz z†wprowadzeniem do oferty

handlowej nowych uk³adÛw, Lattice

udostÍpni³ (bezp³atnie!) now¹ wersjÍ

(1.3) programu ispPAC Designer. Jest

to proste w†obs³udze narzÍdzie, po-

zwalaj¹ce graficznie zaprojektowaÊ

konfiguracjÍ wybranego uk³adu (przy-

k³ad ispPAC30 na rys. 5 ). Oprogra-

mowanie jest dostÍpne na stronie in-

ternetowej firmy Lattice. Do jego

uruchomienia niezbÍdny jest plik li-

cencyjny udostÍpniamy przez produ-

centa bezp³atnie po podaniu numeru

seryjnego dysku, na ktÛrym instalo-

wany bÍdzie program. Odpowiednie

adresy podaliúmy w ramce Do-

datkowe informacje .

Piotr Zbysiñski, AVT

piotr.zbysinski@ep.com.pl

Dodatkowe informacje

Rys. 5.

Informacje o uk³adach ispPAC s¹ dostêpne pod

adresem: http://www.latticesemi.com/products/

ispPAC/index.cfm.

Bezp³atne oprogramowanie narzêdziowe ispPAC

Designer jest dostêpne pod adresem: http://

www.latticesemi.com/products/devtools/software/

pacdesigner/pacdesigner_demo1.cfm.

Plik licencyjny dla ispPAC Designera mo¿na

otrzymaæ po zarejestrowaniu siê pod adresem: http://

www.latticesemi.com/products/devtools/licensing/

index.cfm.

Elektronika Praktyczna 1/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: