EPAC 电可编程模拟电路模块 IM P50E10 - 3- ●新特器件应用 EPAC 电可编程模拟电路模块 IM P50 E10 后勤工程学院 郭凌 王丰 姚大红 摘要 : 本文介绍了美国 IM P 公司 EPAC ( Elect ricall y Pro g rammable Analo g Circuit ) 电可编程模拟电路系列产品之一的 IM P50E10 电路模块的结构 、特点 、主要功能及 主要应用 。它可简化模拟电路的设计 ,使功能设计在框图阶段完成成为可能 ,并为模 拟电路设计人员提供了一条捷径 。 关键词 : EPAC IM P50E10 电可编程 模拟电路 随着模拟芯片集成技术的飞速发展 , 进 入九十年代以后 , 一种最新的硬件设计方法 — ——面向对象的硬件设计方法可使电路及系 块 ( Co reAmp C , Co reAmpD , Co reAmp E) 、 偏 置模块 ( Off set ) 、 低通滤波器 (L PF ) 、 可编程 ( 输 出 模 块 Out Amp F , Out Amp G , Out2 Amp H) 、DAC 输入模块 ( DAC gF , DAC gG , DAC gH) 、 输入多路转换器 ( Imp Mux ) 、 辅助 统设计人员在开发模拟电路和模拟系统中避 免 因 使 用 传 统 的 ASIC ( App licatio n - Sp e2 cific Custo m IC ) 及特定的 IC 而带来的时间 浪费和调试风险 。EPAC 具有高集成度 、 能降 低整机系统成本 、用户可编程配置及易于使 放 大 器 ( AuxAmp ) 、低 功 耗 控 制 器 ( PD Ct rl ) 、时钟电路和 EEPROM 等部分组成 , 其内部结构框图如图 1 所示 。 IM P50E10 模 块 的 外 部 封 装 形 式 为 PL CC , 其管脚排列和管脚说明分别如图 2 用 等 优 点 。 IM P50E10 是 美 国 IM P 公 司 EPAC 产品系列中的一种 , 它内置许多的电 可编程功能模块 , 如多路转换器 、 放大器 、 D/ A 转换器 、滤波器和输出驱动器等 , 并含有 EEPROM 存贮器 , 通过对 IM P50E10 的软 和表 1 所示 。 件编程可改变电路模块内各种器件的电气参 数 、内部连接方式以及输出驱动方式等 。由 于采用软件方法配置务种模拟参数 , 不需要 任何外围器件 ,所以调试非常方便 ,开发周期 短 , 可靠性高 , 性能价格比好 , 功耗低 , 体积 统 。其主要特性如下 : ●用户可编程功能包括 : 可编程增益放 大器 、比较器 、多路转换器 、 D/ A 转换器 、跟 踪 - 保持 、 滤波器 、 功耗及互连 。 ●无论如何配置电路 , 器件性能都能无 小 , 使用灵活 。它非常适用于多通道模拟信 号的调理应用 , 是多通道模拟应用中的理想 器件 。 条件地保持稳定 。 ●快速调试 : 从开始调试到完成通常只 要二小时 。 ●增益范围 :1～ 20000 。 ●采用单电源 + 5V 工作 。 1、 概述 2、 内部结构和管脚说明 IM P50E10 模块由两个高阻输入放大器 ( Inp Amp A , Inp Amp B ) 、三个核心放大器模 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 3、 主要特性及应用 IM P50E10 模块编程基于 Windows PC 下的 Analo g Ma gic TM EPAC 系列开发系 ●输入信号范围 : V ss - 0. 2V ≤V i n ≤ V p p + 0. 2V EPAC 电可编程模拟电路模块 IM P50E10 表 1 IMP50 E10 的管脚说明 信号类型 - 5- 引脚号 引脚名称 44 1 ,3 ,5 15 2 ,4 ,6 …14 In1p In1n2In8n In2p2In8p 模拟量 多路转换器和输入放大器模拟输入 ,可配置为 16 路单端输入或 8 路差分输入 16 17 In9p In9n 模拟量 放大器 B 的模拟输入 ,可配置为一对差分输入或 一个单端输入 18 ,39 19 ,40 V SS VDD 电源 21 22 23 AuxOut Aux Inp Aux Inn 模拟量 附加放大器输出 附加放大器正相输入 附加放大器反相输入 24 Clk 25 ,26 Grp1 , Grp2 27 AZ 28 PD 29 SLO 数字量 数字量 数字量 数字量 数字量 数字量 数字量 数字量 模拟量 模拟量 数字量 数字量 模拟量 模拟量 模拟量 时钟输入输出 组选择控制 ,外部输入 自动回零触发输入端 ,如不用必须为零 掉电输入 ,低电平有效 串行装载输出 ,为下一极 SL I 提供输入 串行数据输入 串行时钟 串行装载输入 ,串口片选信号 探头输出 ,内部模数信号可通到此脚 放大器 H 、G 输出 ,不用时为高阻态 输出模块 F 为锁存时此脚输出指示信号 F 的跟踪 - 保持输入 ,1 = 跟踪 ,0 = 保持 放大器 F 输出 ,不用时为高阻态 屏蔽或地参考输入 外部电容 ,控制低通滤波器的转折频率 30 SDI 31 SCL K 32 SL I 33 Probe 34 ,35 Out3 ,Out2 36 Sync 37 S1 38 Out1 41 Guard/ Ground 42 ,43 Ca ,Cb 功 能 描 述 电源负极 ( 0V) 电源正极 ( + 5V) 较器时提供基准电压或可编程阈电压 。 特性对电池供电和移动性产品特别有用 。掉 IM P50E10 的输入多路转换器可接受 8 路差 分或 16 路单端输入信号 , 这些通道被分成四 组 , 组选择可通过内部串口定义或外部 Grp 1 、 Grp 2 引脚电平选定 。IM P50E10 具有消除模 块的直流偏置使整个通道模块自归零的可编 电方式可通过设置 PD 引脚电平控制 。 IM P50E10 的灵活性还表现在 : 芯片上 的所有模块均可以以各种路径互连 , 不用的 模块关闭 。这样 ,一片 IM P50E10 芯片 ,通过 对其功能和特性简单的编程 , 就能适用于大 程特性 , 归零后的直流偏置小于 25μV 。辅助 放大器与芯片的内部通道信号没有连接 , 因 此 ,若使用 ,需由外部提供反馈信号 。 IM P50E10 具有多种掉电选择特性 ( 单 个模块或整个芯片) 以及低功耗方式 。低功 量的模块应用 , 配 置 数 据 存 放 在 片 上 的 EEPROM 中 , 上电后 , 自动对器件进行配 置。 此配置数据亦可下装到微处理器中 ,通过 IM P50E10 简 单 的 3 线 串 口 ( SL O 、 SL I 、 SD I) 在线编程 , 对被选择模块实时进行微处 耗方式工作时 , 模块的功耗约为正常功耗的 12 % ,而速度和带宽约为正常时的 1/ 8 。这一 理器控制 。 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 咨询编号 :970501 - 4- 《国外电子元器件》1997 年第 5 期 1997 年 5 月 图 1 IM P50E10 内部结构 ●根据输入通道的选择 , 可通过内部开 四种步长的任意一种 , 最大偏置电压范围可 关来改变增益和偏置 。 ●所见即所得的设计环境 。 ●睡眠方式电流小于 40μA 。 ●自动调零偏置小于 25μV 。 ●信 号 带 宽 : 滤 波 器 接 入 时 为 0 ～ 达 2. 54V 。 其间的低通滤波器具有接通/ 关断 特性 。IM P50E10 的可编程输出模块可用作 放大器 、 电压基准 、 采样保持放大器及比较器 15k Hz ,滤波器断开时为 0～ 125k Hz 。 DAC 输入 , 它们可为各自的输出模块用作比 ( 带或不带滞环功能) 。用作放大器时增益为 固定值 ±2 , 输出模块的负端均有一个 5 位 ●无需外部元件 , Ma gic Pro be 功能易 于系统在线调试 。 ●工作温度范围 : 商用级 0 ℃～ + 70 ℃, 工业级 - 40 ℃～ + 80 ℃。 IM P50E10 模块非常适用于多通道模拟 信号的调理应用 , 是多通道模拟应用中的理 想器件 , 主要应用于信号调理 、过程控制 、数 据采集 、 DSP 前端 、 测试设备 、 单片机接口等 领域 。 4、 模块主要功能 IM P50E10 模块的高阻输入放大器和核 心放大器可对模拟信号进行放大 , 提供从 0. 5～ 10 共八档的增益设定 。偏置模块可调 节输入信号的直流偏置 ,根据偏置电压范围 , 每组输入可选 25μV 、100μV 、1mV 及 20mV © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图 2 IM P50E10 管脚排列