量測簡易型可程式化類比陣列

晶片中最後一部份的電路為簡易型的FPAA 系統，可用做驗證全系統 的依據，由一組 CAB 及外部互聯網路電路之類比開關與暫存器電路所組 成。CAB 內部有兩組兼具類比與數位可調的轉導器、一組運算放大器與 8pF/16pF 之電容陣列，其電路系統示意圖如圖 5.27 所示。

圖5.27 具數位切換功能之 FPAA 示意圖

圖5.27 中 CAB 外部之暫存器電路具有 4 組輸出訊號端，圖中以數字 作其編號，分別如圖中所示與 CAB 內部開關控制訊號相連接。此 4 組輸 出訊號分別控制 CAB 中之第二組轉導器 G_m2的連接與否，用來切換積分 器與濾波器的功能；控制 8pF 與 16pF 之電容陣列，與兩組轉導器之內部 電流鏡陣列，使得積分器與濾波器具有多重性之功能。

量測方法是在可配置類比方塊 vI 輸入峰對峰值為 0.2V，頻率為 150KHz 之方波訊號，並於暫存器電路輸入數位控制訊號，使暫存器輸出 訊號得以切換可配置類比方塊中之類比開關，達到FPAA 可調的目的，因 為簡易型系統，僅具備積分/濾波的切換，以及特性參數調整的功能，量 測時利用4 組控制訊號對 FPAA 系統的功能函數與特性參數做設定，並由 輸出訊號驗證系統的準確性。

在測試過程中，經由反覆輸入數位控制訊號後，可配置類比方塊輸出 訊號明顯可見積分器與濾波器功能上的切換，然而電容陣列與電流鏡陣列 切換上，輸出波形與預期不盡相同。推論其發生原因，可能為內部積分電 容陣列或是轉導器輸出級電流鏡陣列之開關電路因佈局不當而發生誤動 作。

經過反覆測試電路切換的功能，其中電路系統內部電容陣列與電流鏡

陣列經排列組合後，可配置類比方塊輸出訊號可分為積分器、濾波器與電 路系統開路狀態等三種狀態之輸出波形。

圖5.28 為 FPAA 電路系統開路狀態之量測波形圖，其中互聯網路的開 關皆為未連接的狀態，輸入方波經由開路運算放大器之放大，FPAA 輸出 端亦為方波。

圖5.28 FPAA 開路狀態之量測波形圖

在積分器功能驗證上，特性參數的設定包括調整電容值與轉導值。根 據電路的設計，電容陣列為 8pF 與 16pF，因此圖 5.29(a)與(b)為 FPAA 中

具有積分器功能之量測波形圖，根據 t

C v= i^o ∆

∆ ，愈高之積分值代表積分電

容愈小，以及轉導器輸出電流愈大。

(a)

(b) 圖5.29 FPAA 積分器之量測波形圖

圖5.30 為 FPAA 具有一階低通濾波器功能之量測波形圖，當輸入方波

時，輸出波形將為 _⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛ − ^{− C t}

G_m

e

2

1 之指數函數向上爬升，由此輸出波形可驗證

FPAA 電路可切換至濾波器功能。

由上述簡易型FPAA 電路系統量測結果可知，推測內部繞線路徑或是 開關電路發生錯誤，而造成電容陣列之切換波形無法正確輸出。雖然如

此，從FPAA 的輸出波形中，仍可觀察出 FPAA 內部電路系統經由類比開 關的切換，而輸出不同之積分器與濾波器波形，藉此驗證可透過數位化方 式調整類比電路之功能。

圖5.30 FPAA 一階低通濾波器之量測波形圖

第六章

結論與未來展望