[发明专利]具有递归架构的可编程电路部件

说明书

本发明涉及具有递归架构的可编程电路部件。公开了一种在运行时间可调节的电路部件以及设计该电路的方法。该部件包括递归级的层次结构，其中，底级是由两个连接的简单元件构成的复合元件，并且各较高级包含以相同方式连接的两个复合元件。所描述的电路允许部件值的大数目的可实现值以对数方式而非如现有技术的线性方式布置，从而总体地减小了部件的任意期望值与可实现值之间的误差。另外，与现有技术的可调节部件相比，这样的复合元件减小了由模拟元件消耗的功率和对噪声的敏感度，而不会不利地影响电路的总增益。

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2015年11月2日提交的临时申请第62/249,483号和第62/249,490号的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及可调节电路，并且更具体地涉及可以在运行时间调节的电路。

背景技术

存在需要编程即特定的配置或调节的各种电路以实现期望的结果。在制造芯片或系统时制作可编程部件是已知的。例如，现场可编程门阵列(FPGA)包含如下部件：上述部件在芯片设计的布局过程期间被布置成使得部件之间的连接可以被后续改变即被编程，以获得期望的电路。

然而，对部件之间的连接进行重新配置以编程期望的电路耗费一定量的时间，因而在特定应用中不太实用。例如，神经网络或模拟信号处理网络可能需要在运行时间，即在电路操作期间，而不是在芯片或系统制造时间，更快速地调节。在这样的网络中，可以期望使用在特定形式的数字控制下快速地被改变的模拟部件。数模转换器(DAC)是这样的电路，特别地，以可数字调节的量乘以一个数的乘法(multiplying)类型的DAC。这样的乘法DAC的一个制造商是Analog Devices公司。

即使可以在运行时间进行这样的调节，使这样的调节成为模拟量的方法也存在某些问题。有三个这样的问题：1)调节方法是否是本质线性的；2)调节方法是否不利地影响模拟元件消耗的功率；以及3)调节使电路中存在的噪声增加或降低的程度。

作为一个示例，考虑图1中所示的本领域所公知的“积分”电路100。这样的电路通常用于提供作为输入信号的积分的输出信号。设计者选择电阻器E1'和电容器C1'的值，以便选择输出以多快的时间对输入变化作出响应，称为“时间常数”；电阻器和电容器的值的乘积是时间常数，也称为RC时间常数。

在图2至图5中示出了在电路已经被构造之后调节部件的值的一些已知方式。例如，可以使图1中的电容器C1'或电阻器R1'的有效值可通过用二进制加权值进行构建上述有效值来进行调节；如将在下面进一步解释的，在图2至图5中的每一个中断开和闭合开关S1至S4将分别调节电容器C1'或电阻器R1'的有效值。

然而，如将进一步解释的那样，在这些情况下，可实现的值在给定范围上线性分布。虽然典型的是，在给定的设计中，部件的绝对值的变化决定了电路性能，但是本领域技术人员将理解，可能值的线性分布意味着在该范围的低端处的误差百分比可能通常大于在该范围的高端处的误差百分比。

例如，在图2的电路200中，使用四个电容器来创建可调电容以代替图1的单个电容器C1'。这四个电容器的值相对于某个标称电容C被选择，并且分别是标称电容C的1/2、1/4、1/8和1/16。开关S1至S4可以各自断开或闭合。如果开关断开，则相应的电容器不对电路有贡献；如果开关闭合，则对应的电容器对对应于图1中的电容器C1'的有效电容有贡献。如果所有四个开关断开，则有效电容为零，没有电流流动，并且电路不工作。