调制电路的ispPAC20实现

基于ispPAC20的调制电路内部编程连接如图1所示。PACblock2与比较器电路构成振荡电路，产生方波信号，作为载波uc，经器件外部连接至MSEL端；PACblock1构成调制电路，实现输入调制信号对载波幅度的控制，调制信号ui连接于IN1和IN2端，已调信号在OUT1端输出。
1.振荡电路设计
振荡电路的内部编程为：IA4的输入、增益和PC端分别编程至参考电压3V、-1和触发器模式，反馈电阻和电容分别编程为开路和61.59pF，构成积分电路；比较器CP1和CP2连接为窗口比较器，阈值控制编程至参考电压1.5V，WINDOW输出端和CP1的输出分别编程为触发器模式和直接输出模式；以此方式编程后，WINDOW输出端将自动地通过内部通道连接至IA4的极性控制端。
电路工作时，周期性方波信号在WINDOW端输出，作为载波信号uc，频率为30kHz。其工作原理为：当极性控制端PC=0时，IA4的增益为正值，积分器进行正向积分，OA2的输出电压Vout2开始线性上升，当Vout2的值超过窗口比较器的上限阈值电压1.5V时，CP1输出高电平，CP2输出低电平，使输出端触发器置位操作，WINDOW端输出1；通过内部通道反馈，使得PC=1，从而IA4的增益变为负值，使积分器开始反向积分，OA2的输出电压开始下降，当Vout2的值小于下限阈值电压-1.5V时，使触发器复位操作，WINDOW端输出0，积分器再次开始正向积分。如此反复，在WINDOW端输出方波信号。当IA4的差分输入电压在（0V，+3V]的范围内时，uc的频率在[1kHz，30kHz]范围内与输入保持良好的线性关系。通过减小积分电容或增加放大器增益可缩短积分时间，提高振荡频率；经测试，最高可达300kHz。
2.调制电路设计
调制电路的内部编程为：IA1的a、b端口分别编程至IN1、IN2，增益为1。输入调制信号ui按图1方式连至IN1和IN2端，WINDOW端经外部连线接至端口选择MSEL端。当uc为低电平时，IA1的a端口选通，OA1输出Vout1=-ui；当uc为高电平时，b端口被选通，OA1输出Vout1=ui。于是，ui的极性按载波频率持续转换，在Vout1输出端得到幅度受ui控制的平衡调制信号，电路的工作波形如图3所示。一般地，若编程IA1的增益为k，则可得到下式所示的输出信号。
该设计方法中，载波产生电路与和调制电路在同一芯片上完成，具有高集成度、高可靠性的优点，可通过设计工具对电路做灵活修改。若将已调信号Vout1接低通滤波器，则可得到模拟双边带调制信号。
3.结语
本文介绍了一种基于在系统可编程模拟器件的调制电路设计方法，在ispPAC20芯片上实现，将整个电路集成于单块芯片中，提高了电路的集成度和可靠性。借助于开发工具PACDesigner可随时对芯片进行重新编程以升级电路结构，提高了电路设计的效率，降低了设计成本。