可编程模拟电路在FPAA中的应用

通过接口输入模拟电路的描述听起来是构成功能块的一种通用方法。但是，在你收起烙铁之前，应该更多地了解功能块在实际应用中的性能究竟有多好。

大多数行业都有其哲学上的激烈争论，如果仅从纯粹的娱乐价值出发，我们的行业具有更多这样的争论也许是一件好事。在我们行业的发展史上，在几乎每次转折之际，具有坚定信念的工程师和技术专家们一直在两中选一地宣扬以下技术的优越性：电子管或晶体管、分立元件或集成电路、精简处理器指令集或复杂处理器指令集、哈佛处理器体系结构或冯·诺伊曼处理器体系结构、CMOS电路或双极电路、单片系统或功能分置，以及模拟电路或数字电路。当然，尽管模拟或数字电路也许非常广泛，但它们部分地属于这些话题。虽然这样的激烈论战促使人们发起了一次又一次热烈的小组讨论会，但是这些小小的争论经常存在相同的概念上的缺陷：在争论目标之前先争论实现技术。

不过，这样的争论并非仅仅显示相互对立的、毫无价值的沙文主义。它们有助于指出技术重叠的、工程师们必须在互相竞争的方法中作出选择的领域。作出这样的选择时，经常要在互相竞争的准则和具有互不相关的优势的技术之间进行权衡。为了始终避免将最熟悉的方法与最优方法

混为一谈，要适当地把确定选择准则的优先次序、评估各种设计选择的相对优势、平衡折衷方案、为一组目标而优化设计作为每位设计师在每个单独项目环境中必须完成的练习科目。

好像这样还不够似的，设计界极少存在雷同；设计界经常是一个"与"另一个的问题，而不是一个"或"另一个的问题。例如，从事模拟设计的OEM通常至少以廉价微控制器的形式使用控制逻辑芯片，或者--多亏混合信号集成技术--使用小型芯核或自制的状态机。更典型的是，模拟电路可用作数字系统的物理接口（参考文献1）。

几十年来模拟设计界和数字设计界协同发展，而不是像它们常常被误认为的那样，代表对立的学科。它们共同见证了混合信号ASSP（专用标准产品）的巨大成功。当然，尽管混合信号设计取得了巨大进展，模拟学科大体上还没有演进到具有像数字信号器件那样的器件，其功能可以不是通过布线，而是通过编程静态地或顺序地确定。

模拟IC制造商以各种方式使用"可编程"这一术语时，多数情况下是用来代替"可调整"一词的。在这种情况下，该术语经常紧挨着一个限定词，如"引脚"或"电阻器"。因此，可编程增益放大器允许人们用固定电阻器、连续可变电阻器或一个由固定电阻器和开关组成的网络来设定闭环增益。许多模拟IC制造商销售可在增益带宽乘积、转换速率和功耗方面进行偏置电流编程的运算放大器。其他一些制造商提供可数字编程的电位器以及其它基于R-DAC的单元，这些单元的行为状态是随一个最常作用于某一参数的数码字而变化的。尽管这些固定不变的功能确实很有用，却仍不能提供人们在考虑比简单组合逻辑更为先进的数字结构时所想到的那种功能可编程性。

只有为数不多的公司在模拟IC中提供拓扑可编程性，其中最著名的公司有Zetex公司、Lattice半导体公司和Anadigm公司（参考文献2和3）。这些IC提供可编程连接性以及对模拟信号处理资源的参数控制，而且其制造商经常将其与FPGA相提并论；事实上，Anadigm公司将其器件称为FPAA（现场可编程模拟阵列）。

跨接连接

尽管从市场接受程度的角度来看，拓扑可编程模拟IC还相对不够成熟，但其制造商正在显示对市场需求的理解日益加深。笔者最近试用的Anadigm公司提供的评估/开发软件包就是一个恰当的例子。该软件包支持Anadigm 公司的AN220E04型FPAA。它附带有一块评估板、AnadigmDesigner2软件、一根串行电缆和文档。文档中有一份24页AN220D04评估板用户手册硬拷贝版本，这份必读材料还附有以电子形式存入CD-ROM中的一份AN220E04用户手册和一份AnadigmDesigner2用户手册。AnadigmDesigner2软件本身包含许多有关其所支持部件的信息，并且通过对上下文敏感的求助功能和类似大家所熟悉的Windows应用程序所提供的求助索引提供这种信息。值得注意的是，可以通过Anadigm公司的各种基于软件的求助功能，获得绝大部分问题的答案。所花时间要比直接使用面向"办公室"的软件包所花的时间要少。也许人们会说Anadigm公司的应用集中于更狭窄的范围，因而更易于支持，但是，笔者认为这一经历居然有新鲜感，而且，从生产力的角度来看，竟然也非常重要。

图1  内含一个1.9平方英寸的实验电路板区和许多跨接线、连接器和