數(shù)字在系統(tǒng)可編程(ISP)技術(shù)和復(fù)雜可編程器件(CPLD)在電子工業(yè)領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。Lattice公司最近推出的在系統(tǒng)可編程模擬電路(in system programmability Programmable Analog Circuits)，簡(jiǎn)稱ispPAC,，允許設(shè)計(jì)者使用EDA開(kāi)發(fā)軟件,、利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和修改模擬電路,，進(jìn)行電路特性模擬,，最后通過(guò)編程電纜將設(shè)計(jì)方案下載至芯片中。
　　在系統(tǒng)可編程電路提供三種可編程性能：(1)可編程功能,，即具有對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行放大,、轉(zhuǎn)換、濾波等功能,；(2)可編程互聯(lián),，即能把器件中的多個(gè)功能塊進(jìn)行互聯(lián)，對(duì)電路進(jìn)行重構(gòu),，具有百分之百的電路布通率,；(3)可編程特性，即能調(diào)整電路的增益,、帶寬和閾值,。這種電路可以對(duì)電路板上的在系統(tǒng)可編程模擬器件反復(fù)編程,，編程次數(shù)可達(dá)10000次。它把高集成度,、精確的設(shè)計(jì)集于一片ispPAC中,，取代了由許多獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)器件所實(shí)現(xiàn)的電路功能。
1 在系統(tǒng)可編程模擬電路的結(jié)構(gòu)

　　在系統(tǒng)可編程模擬器件ispPAC10的結(jié)構(gòu)由四個(gè)基本單元電路,、模擬布線池,、配置存儲(chǔ)器、參考電壓和自動(dòng)校正單元以及ISP接口所組成,，如圖1所示,。器件內(nèi)含60個(gè)有源和無(wú)源器件，用5V單電源供電,?；締卧娐贩Q為PAC塊(PACblock)，它是由兩個(gè)儀表放大器和一個(gè)輸出放大器再配以電阻,、電容構(gòu)成一個(gè)真正的差分輸入,、差分輸出的基本單元電路，如圖2所示,。所謂真正的差分輸入,、差分輸出是指每個(gè)儀表放大器有兩個(gè)輸入端，輸出放大器的輸出也有兩個(gè)輸出端,。電路的輸入阻抗為10⁹Ω,，共模抑制比為69dB，增益調(diào)整范圍為－10～＋10dB,。PAC塊中電路的增益和特性都可以用編程的方法來(lái)改變,，采用一定的方法,，器件可配置成1～10000倍的各種增益,。輸出放大器中的電容C_F有128種值可供選擇。反饋電阻R_F可以斷開(kāi)或連通,。器件中的基本單元可以通過(guò)模擬布線池(Analog Routing Pool)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),，以便實(shí)現(xiàn)各種電路的組合。

　　每個(gè)PAC塊都可以獨(dú)立地構(gòu)成電路,，也可以采用級(jí)聯(lián)的方式構(gòu)成電路以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬電路功能,。圖3表示了兩種不同的連接方法。其中,，(a)表示各個(gè)PAC塊作為獨(dú)立的電路工作,；(b)為四個(gè)PAC塊級(jí)聯(lián)構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的電路。利用基本單元電路的組合可構(gòu)成放大,、求和,、積分,、濾波等電路。例如,，構(gòu)成雙二階有源濾波器和梯型濾波器,，且無(wú)需在器件外部連接電阻、電容元件,。

2 雙二階型濾波器的實(shí)現(xiàn)
　　這里主要敘述如何用在系統(tǒng)可編程模擬器件實(shí)現(xiàn)濾波器,。通常用三個(gè)運(yùn)算放大器便可以實(shí)現(xiàn)雙二階型函數(shù)的電路。雙二階型函數(shù)能實(shí)現(xiàn)所有的濾波器函數(shù),，如低通,、高通、帶通,、帶阻等,。雙二階函數(shù)的表達(dá)式如下：
　　
　　式中，m＝1或0,，n＝1或0,。
　　雙二階函數(shù)電路的靈敏度相當(dāng)?shù)停娐啡菀渍{(diào)整,。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是只需附加少量的元件就能實(shí)現(xiàn)各種濾波器函數(shù),。首先討論低通函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，低通濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)如下：
　　
　　上式又可寫(xiě)成如下形式：
　　

　　最后一個(gè)等式的方框圖如圖4所示,。

　　不難看出方框圖中的函數(shù)可以分別用反相器電路,、積分電路、有損積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn),。把各個(gè)運(yùn)算放大器電路代入圖4所示的方框圖即可得到圖5所示的電路,。

　　然而現(xiàn)在已不再需要用電阻、電容,、運(yùn)放搭電路和調(diào)試電路了,。利用在系統(tǒng)可編程器件可以很方便地實(shí)現(xiàn)此電路。ispPAC10能夠?qū)崿F(xiàn)方框圖中的每一個(gè)功能塊,。PAC塊可以對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行求和或求差,，K為可編程增益。因此三運(yùn)放的雙二階型函數(shù)的電路用兩個(gè)PAC塊就可以實(shí)現(xiàn),。在開(kāi)發(fā)軟件中使用原理圖輸入方式,，把兩個(gè)PAC塊連接起來(lái)，即可組成雙二階濾波器,，電路如圖6所示(電路中把k₁₁,、k₁₂、k₂₂設(shè)置成＋1，把K₂₁設(shè)置成－1),。