1. Co to jest programowalny układ analogowy ?

Programowalnym układem analogowym można nazwać układ elektroniczny służący do przetwarzania sygnałów analogowych, którego parametry, struktura i funkcje mogą być programowo zmieniane, a w szczególności programowane w systemie, tzn. bez konieczności wymontowywania układu z działającego systemu.

2. Podać podstawowe parametry badanego układu.

Parametr	Wartość
Wzmocnienie napięciowe	0 do 40 dB
Rozdzielczość regulacji wzmocnienia	1 V/V
Pasmo	550 kHz (G=1V/V) 330 KHZ (G=100V/V)
Zakres napięcia wejściowego	1 do 4 V
Zakres napięcia wyjściowego	0,1 do 4,9 V
Rezystancja wejściowa	10 GΩ
Wejściowy prąd polaryzujący	3 pA
CMRR	69 dB
SNR	103 dB
THD	< -74 dB (fwe = 10 kHz)
SR	> 5 V/µS
Pobór prądu	< 21 mA

3. Jakie są sposoby realizacji programowalnych układów analogowych ?

Realizacja takich układów może być dwojaka:

• jako układów z czasem ciągłym – wykorzystujących transkonduktancyjne wzmacniacze programowalne OTA (ang. Operational Transconductance Amplifier),

• jako układów z czasem dyskretnym – wykorzystujących struktury z przełączanymi pojemnościami SC

(ang. Switched Capacitor).

4. Jakie są zastosowania układu PAC20 ?

Ogólne możliwości aplikacyjne układu ispPAC20 – badanego w niniejszym ćwiczeniu

laboratoryjnym – są następujące:

• wstępne przetwarzanie sygnałów dla torów cyfrowych,

• układy kondycjonujące dla przetworników pomiarowych,

• układy wzmacniające o regulowanym wzmocnieniu i paśmie przenoszenia,

• układy sumujące i amplifiltry I i II rzędu,

• układy nieliniowego przetwarzania sygnałów,

• systemy akwizycji danych.

5. Jakie moduły podstawowe wchodzą w skład badanego układu programowalnego ?

Podstawowymi elementami tego układu są dwa programowalne, filtrująco-sumujące bloki analogowe PACbloks1 i PACbloks2, z których każdy stanowi zbiór wzmacniaczy operacyjnych, rezystorów i kondensatorów wykonanych w technologii CMOS. Bez konieczności stosowania elementów zewnętrznych z łatwością można realizować

podstawowe funkcje analogowe takie, jak sumowanie, odejmowanie, wzmacnianie, tłumienie, całkowanie i filtrowanie.

6. W jaki sposób można sterować układem ?

Sterować można symetrycznie lub asymetrycznie, układ posiada wejścia i wyjścia symetryczne/asymetryczne.

7. Omówić przeznaczenie poszczególnych wejść i wyjść.

Układ badany posiada 2 asymetryczne wyjścia: odwracające OUT- BNC i nieodwracające OUT+ BNC, do których – poprzez zworki J3 i J4 – podawany jest sygnał z wyjść OUT1 lub OUT2 układu ispPAC20. Sygnał na wyjściach OUT- BNC i OUT+ BNC zawiera składową stałą o wartości VREF = +2,5 V, której wartość może być zmieniana programowo.

8. Omówić strukturę bloku filtrująco – sumującego.

- w jaki sposób realizuje się wzmocnienie wzmacniacza (pewnie chodzi o wybór wzmocnienia),

- co to jest wzmacniacz transkonduktancyjny,

- co rozumiemy pod pojęciem wzmacniacza pomiarowego.

- przez regulację programową konduktancji g_m1 (transkonduktancji wzmacniacza IA1),

-Wzmacniacze wejściowe (IA1 i IA2) określane są mianem wzmacniaczy transkonduktancyjnych OTA (ang. Operational Transconductance Amplifier) z tego względu, że prąd wyjściowy jest proporcjonalny do napięcia wejściowego ze współczynnikiem równym transkonduktancji tych wzmacniaczy (gm1 i gm2).

- Wzmacniacz IA wzmacnia różnicę napięć pomiędzy wejściami „+” i „–” (każde z nich charakteryzuję się bardzo dużą impedancją wejściową) tłumiąc jednocześnie sygnał wspólny pojawiający się na tych wejściach, często

zatem układ o takich własnościach nazywany jest wzmacniaczem pomiarowym (ang. Instrumentation Amplifier).

9. W jaki sposób przeprowadza się łączenie wzmacniaczy w dowolnej konfiguracji bez konieczności wykonywania połączeń zewnętrznych ?

Za pomocą programowanej analogowej matrycy połączeń (Kocoń coś takiego pokazywał na Eme).

10. Do czego służy wbudowana struktura autokalibracji ?

Utrzymuje napięcie niezrównoważenia na poziomie 1 mV (tej odpowiedzi nie ma w instrukcji).

11. Przedstawić charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową filtru dolnoprzepustowego.

	Charakterystyka FDP typu RC.

12. Do jakich zastosowań zostały zoptymalizowane (?) tory analogowe ?

13. Do czego służy interface JTAG ?

Układ ispPAC20 posiada interfejs JTAG służący do jego przeprogramowywania (konfigurowania) w działającym systemie, co pozwala na zmianę parametrów zaprojektowanego układu bez konieczności jego demontażu. Konfiguracja zapamiętywana jest w pamięci EEPROM, której żywotność wynosi ok. 10 000 cykli przeprogramowań.

14. Omówić podstawowe funkcje programu PAC-Designer, z jakich podstawowych pakietów się składa.

Wykorzystując interfejs graficzny projektant może dokonywać zmian w konfiguracji układu dokonując

odpowiednich połączeń pomiędzy poszczególnymi blokami oraz ustawiając odpowiednie wartości ich parametrów.

Pakiety składowe: edytor schematów, symulator, programator.

15. Wzmocnienie wzrasta, ile to odpowiednio w mierze decybelowej ?

K K [dB]

1,41 3 dB

2 6 dB

4 12 dB

10 20 dB

100 40 dB

16. Jakie zadania ma realizować analogowy fragment typowych systemów elektronicznych (jaka jest najbardziej typowa architektura toru analogowego współpracującego z torem cyfrowym) ?

Własne wypociny: dostosowanie rodzaju transmisji do wymaganej przez zastosowanie przetworników A/C, a w drugą stronę C/A.