第二章 可程式化類比陣列之文獻回顧
2.4 可程式化類比陣列之系統規劃
2.4.1 可程式化之電路策略
(A) 可程式化電流鏡陣列
圖 2.30 為可程式化轉導器，其中包含虛線框中的電壓浮動交錯耦合式 轉導器與可程式化電流鏡陣列[13]。此轉導器之控制電壓Vb 線性正比於轉 導值，雖可經由Vb來調整轉導值大小，但其可調範圍仍不足適用於高度可 程式化之電路系統。為了解決轉導器之差動輸出電流過小的問題，因此可 於轉導器輸出電流的路徑接上一組電流鏡陣列，經由電流鏡陣列，使得轉 導值具有大範圍的差動輸出電流。
圖 2.30 可程式化轉導器[13]
圖 2.31 可程式化電流鏡陣列[13]
可程式化電流鏡陣列，如圖 2.31 所示，由電流鏡與類比開關所組成。
為了達成數位可程式化的目標，電流鏡輸出級可分為 5 組，即代表有 5 位 元(bits)，每組以 2 的次方為電流鏡輸出級倍率，圖中分別為 1、2、4、8 與 16 倍的電流鏡，且電流鏡陣列之輸出電流Iout為個別輸出級電流加總。
每組電流鏡以傳輸閘做為開關Si加以控制，其中i=
{
1,2,4,8,16}
表示為導通電 流鏡之數目，可藉由開啟不同的開關，使得電流鏡陣列的輸出電流獲得不 同的輸出組合，以使轉導值具有高度的可調範圍。(B) 可程式化電容陣列
本論文之可程式化類比陣列採用Gm-C架構，除了轉導器的可調範圍改 善外，另一個重點即為電容之可調性[13][21]。在濾波器或是控制器等電路 設計上，電容決定了極點的位置，也決定轉移函數之參數值。為了提升電
容的可調範圍，如圖 2.32 所示，可由電容與類比開關組成可程式化電容陣 列，其等效電容值可表示為
(2.73)
∑
== 4
0
2 0 n
n n
EQ b C
C
其中 bn∈
{ }
0,1圖 2.32 可程式化電容陣列[13]
由圖 2.32 所示，此電容陣列分為 5 組，即代表有 5 位元，每組分別以 1、2、4、8 與 16 之個數的單位電容C0並聯。(2.70)式可知bn表示類比開關 Sci是否導通，其中bn=1 表示為開，bn=0 表示為關，因此可經由類比開關決 定等效電容值的大小。
(C) 類比開關
一 般 來 說 ， 類 比 開 關 可 由 傳 輸 閘 或 是 NMOS 傳 輸 電 晶 體 (Pass Transistor)所實現。通常用於訊號的傳輸，如圖 2.33 所示，經由傳輸閘閘 極端訊號的切換，可決定電流訊號是否從縱線傳輸至橫線。此外導線存在 寄生電容，因此在高速操作時，需注意寄生電容對於整體電路效能的影響。
圖 2.33 訊號傳輸之類比開關[22]
由於轉移函數之參數值具有正負符號，負號表示訊號極性為反相。因 此類比開關另外一項功能可切換訊號的方向，如圖 2.34 所示，為四個 NMOS 所組成的類比開關。當φ 為高態時輸出訊號與輸入訊號同相，當φ 為 低態時輸出訊號與輸入訊號反相，故可實現參數值之正負符號[22]。
圖 2.34 雙向傳輸之類比開關[22]