Reprogrammierbare Analog-IC: ispPAC - in-system programmable analog IC = IspPAC - in-system programmable analog IC
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Heidelberg
Hüthig
2002
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adam_text | A. AUER * P. AUER * W. REIS
REPROGRAMMIERBARE
ANALOG-IC
ISPPAC - IN-SYSTEM PROGRAMMABLE
ANALOG IC
HUETHIG VERLAG HEIDELBERG
INHALTSVERZEICHNIS
1 FILTER - PROGRAMMIERBARE FILTER 1
1.1 ALLGEMEINES 1
1.2 FILTER UND FILTERUNG 2
1.3 FILTERBESCHREIBUNG 2
1.4 FILTERARTEN 5
1.5 AUS DER FILTERPRAXIS 9
1.5.1 BESSEL-FILTER 11
1.5.2 BUTTERWORTH-FILTER 11
1.5.3 TSCHEBYSCHEFF-FILTER 12
1.5.4 CAUER-FILTER 12
1.6 ZUSAMMENFASSUNG 13
2 DIE REPROGRAMMIERBAREN IC VON LATTICE 14
3 DERISPPACIO-BAUSTEIN 16
3.1 FUNKTIONSSTRUKTUR 16
3.2 DIE SIMULATION , 19
4 DAS MODELL DES ISPPACIO 21
4.1 DAS BASISMODELL 21
4.2 PROGRAMMIERBARE UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 23
4.2.1 FUNKTION_1: PT1-VERHALTEN MIT RUECKKOPPLUNG IM OA1
(TIEFPASSFILTER) 23
4.2.2 FUNKTION_2: PT1 -VERHALTEN MIT GEGENKOPPLUNG UEBER IA2
(TIEFPASSFILTER) 24
4.2.3 FUNKTION_3: ADDITION MIT TIEFPASSVERHALTEN IM OA1 25
4.2.4 FUNKTION_4: SUBTRAKTION MIT TIEFPASSVERHALTEN IM OA1 .... 26
4.2.5 FUNKTION_5: INTEGRATOR MIT ZWEI EINGAENGEN 27
4.2.6 FUNKTION_6: TIEFPASS MIT ZUSAETZLICHER GEGENKOPPLUNG .... 28
X
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.7 FUNKTION_7: TIEFPASS MIT VERSTAERKUNG GROESSER ALS 10 29
4.2.8 FUNKTION_8: NICHT GEDAEMPFTE SCHWINGUNGEN 30
4.2.9 FUNKTION_9: TIEFPASS (PT1-VERHALTEN) MIT RUECKKOPPLUNG UEBER EINEN
INTEGRATOR 31
4.2.10 FUNKTION_10: RESONANZFILTER 32
4.3 ZUSAMMENFASSUNG 33
5 DERISPPAC20 34
5.1 EINFUEHRUNG 34
5.2 DIE ARCHITEKTUR 34
5.3 DER PAC-BLOCK 1 34
5.4 DER PAC-BLOCK 2 36
5.5 DER 8-BIT D/A-WANDLER (DAC) 38
5.6 SIGNALAUSGABESCHALTUNG 40
6 DERISPPAC80 43
6.1 WOFUER DER ANALOGBAUSTEIN? 43
6.2 DIE FILTERARCHITEKTUR 43
6.3 DIE PROGRAMMIERBARKEIT DER FILTEREIGENSCHAFTEN 45
6.4 DIE SIMULATION 46
6.5 DIE FILTERBIBLIOTHEK 47
7 IN-SYSTEM-PROGRAMMIERUNG 49
7.1 WAS IST BOUNDARY-SCAN? 49
7.2 DER TAP-CONTROLLER 51
7.3 IN-SYSTEM-PROGRAMMIERUNG DER ISPPAC 53
7.4 BEFEHLSBESCHREIBUNG DES ISPPACIO 56
7.5 BEFEHLSBESCHREIBUNG DES ISPPAC20 58
7.6 BEFEHLSBESCHREIBUNG DES ISPPAC80 58
8 ENTWICKLUNGSSOFTWARE 60
9 ENTWICKLUNGSPAKETE 64
INHALTSVERZEICHNIS XI
10 BEISPIELE FUER ISPPACIO-ANWENDUNGEN 67
10.1 VOM PASSIVEN FILTER ZUM ISPPAC 67
10.1.1 EINFUEHRUNG 67
10.1.2 BESCHREIBUNG MIT DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 67
10.1.3 VOM NETZWERK ZUM SIGNALFLUSSBILD 69
10.1.4 UEBERTRAGUNGSFUNKTION UND SIGNALFLUSSBILD 70
10.1.5 NULL-UND POLSTELLEN 70
10.2 DIE ELEMENTAREN NETZWERKE 71
10.2.1 NETZWERK RC-PARALLEL 71
10.2.2 NETZWERK RL-PARALLEL 71
10.3 UEBUNGSBEISPIELE 72
10.3.1 RC-HOCHPASS 72
10.3.2 FILTER MIT EINER KOMPLEXEN POLSTELLE 72
10.3.3 FILTER MIT EINER NULLSTELLE UND ZWEI POLSTELLEN 73
10.4 WEITERE BEISPIELE 75
11 ERWEITERTE EIGENSCHAFTEN 83
11.1 VERAENDERUNG DES GRENZFREQUENZBEREICHS 83
11.1.1 ERHOEHUNG DER GRENZFREQUENZ 83
11.1.2 GRENZFREQUENZEN UNTER 10 KHZ 83
11.2 VERAENDERUNGSMOEGLICHKEITEN DER VERSTAERKUNG 84
11.2.1 FUNKTION_2 84
11.2.2 FUNKTION_3 UND FUNKTION_7 85
11.2.3 FUNKTION_6 85
11.2.4 SIGNALEINGABE UEBER SPANNUNGSTEILER 85
11.2.5 SIGNALRUECKFUEHRUNG UEBER SPANNUNGSTEILER 86
11.2.6 KASKADIERTE PAC-BLOCK-VERBINDUNG 87
11.2.7 SERIELL-PARALLELE PAC-BLOCK-VERBINDUNG 88
12 UEBUNGSBEISPIELE 89
12.1 EIN SINUSGENERATOR 89
12.2 SPANNUNGSGRENZWERTE 91
12.2.1 UEBERWACHUNG DES OBEREN SPANNUNGSGRENZWERTES 91
12.2.2 UEBERWACHUNG DES UNTEREN SPANNUNGSGRENZWERTES 93
XII INHALTSVERZEICHNIS
12.2.3 UEBERWACHUNG DES UNTEREN UND OBEREN SPANNUNGSGRENZWERTES . . 93
12.3 MESSUNG UEBER BRUECKENSCHALTUNG 93
12.3.1 DIE MESSBRUECKE 93
12.3.2 TEMPERATURMESSUNG 95
12.3.3 MESSUNG UND UEBERWACHUNG EINER GRENZWERTTEMPERATUR. .... 97
12.3.4 MESSUNG UND UEBERWACHUNG EINES GRENZWERTES 97
13 DAS ISPPAC-PRAKTIKUM 99
13.1 TEST DER VERBINDUNG PC-ISPPAC-PLATINE 99
13.2 EIN TIEFPASSFILTER 1. ORDNUNG 101
13.3 UEBUNGSAUFGABE - BANDPASSFILTER 104
13.4 UEBUNGSAUFGABEN - TIEFPASSFILTER 106
13.4.1 AUFGABE: TIEFPASSFILTER 1. ORDNUNG 106
13.4.2 AUFGABE: BELASTETER RC-FILTER 106
13.4.3 AUFGABE: TIEFPASS 2. ORDNUNG (RC-KETTE) 108
13.4.4 AUFGABE: BESCHALTETER OPERATIONSVERSTAERKER 109
14 ANWENDUNG DES ISPPAC80 113
14.1 DIE FILTERGESCHICHTE 113
14.2 BESSEL-FILTER 114
14.3 FILTER MIT BUTTERWORTH-EIGENSCHAFTEN 115
14.4 TSCHEBYSCHEFF-FILTER 1. ART 118
14.5 TSCHEBYSCHEFF-FILTER 2. ART 119
14.6 ELLIPTISCHE FILTER (CAUER-FILTER) 120
14.7 LEGENDRE-FILTER 121
14.8 GAUSS-FILTER 122
14.9 DIE REALISIERBAREN UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN 122
15 REALISIERBARKEIT VON EINFACHEN UEBERTRAGUNGSFUNKTIONEN . . . 124
15.1 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT EINER POLSTELLE (PT1 -VERHALTEN) .... 124
15.2 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT ZWEI POLSTELLEN OHNE NULLSTELLE .... 125
15.3 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT DREI POLSTELLEN OHNE NULLSTELLE .... 128
15.4 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT DREI POLSTELLEN UND ZWEI NULLSTELLEN ...
128
15.5 SONDERFALL MIT DREI REALEN POLSTELLEN 129
INHALTSVERZEICHNIS XIII
15.6 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT VIER POLSTELLEN UND ZWEI NULLSTELLEN . . .
131
15.7 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT VIER POLSTELLEN OHNE NULLSTELLE .... 131
15.8 UEBERTRAGUNGSFUNKTION MIT FUENF POLSTELLEN OHNE NULLSTELLE .... 132
15.9 TEST DER FILTERVARIANTEN 132
16 VOM PAC-DESIGNER HIN ZU PSPICE 133
16.1 PSPICE SIMULATIONSMETHODE FUER ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN. . . . 133
16.2 ERSTELLUNG DES PSPICE-MODELLS FUER PAC10- UND PAC80-BAUSTEINE . 134
16.3 EINBINDEN DES PAC-PSPICE MODELLS IN ORCAD PSPICE-SOFTWARE. . 135
16.3.1 DIE PSPICE-SOFTWARE 135
16.3.2 ERSTELLUNG DES GRAPHIK-MODELLS (PAC-MODELL MIT OLB-ENDUNG) . .
135
16.4 PAC-BAUSTEINE IN DER ORCAD-CAPTURE-SOFTWARE 137
16.5 VON ORCAD SCHEMATICS HIN ZU CAPTURE-UMWANDLUNG 138
17 DOKUMENTATION 140
17.1 PROJEKTDOKUMENTATION 140
17.2 EXPORT.../IMPORT... VON DATEIEN 143
17.3 JEDEC-DATEI 144
17.4 DIE SVF (SERIAL VECTOR FORMAT)-DATEI 145
17.5 DIE TEXT-DATEI 145
ANHANG A KODIERUNG DER KAPAZITAETEN 148
ANHANG B GEHAEUSEFORMEN UND PINBELEGUNG 150
ANHANGC HURWITZ-MATRIX 155
LITERATURVERZEICHNIS 157
SACHWOERTERVERZEICHNIS 158
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