为了适应激烈市场竞争的需要,模拟电路设计者受FPGA的启发,打破了模拟电路全定制的传统开发流程,开发一种高速度、低成本、自动布局布线的现场可编程模拟阵列(FPAA:Field programmable analog arrays),开拓出一片模拟设计的新领域。可编程模拟单元CAB(Configurable Analog block)是FPAA的核心,它的灵活性使其可以编程实现丰富的模拟功能模块。客户通过对模块进行拖放、布局及连线等简单操作构建模拟信号处理系统,短时间内开发出高质量的模拟产品,并且可对功能模块参数进行多次重复动态调整,从而实现灵活的动态可重复现场编程。本论文围绕一种基于开关电容技术FPAA的研究与设计的题目,做了以下的工作:第一,介绍FPAA的概念和重要研究意义,分析国外研究和产业发展的现状,并且介绍FPAA未来发展的趋势和挑战;第二,分析和对比FPAA的若干主流设计技术:包括FPAA的基本原理,现场可编程的EDA设计流程,可编程数据存储等,并在此基础上阐明了本文基于开关电容技术FPAA的优势,给出了电路设计的总体框架图;第三,运用华虹0.35μm标准CMOS工艺,首先设计和实现FPAA的子模块,接着对全电路功能进行验证,最后给出了典型的二阶低通滤波器编程应用的实例。设计的主要子模块包括CAB模块(包括CAB结构及其内部的差分运放、可编程电容、布线资源、控制编码等等)、基准电压和电流偏置模块、系统时钟模块、配置电路模块等;第四,介绍了FPAA芯片版图设计的指导思想、方法、工具,完成该电路的版图设计及DRC、ERC、LVS等检查和验证。综上所述,本文在标准CMOS工艺上选用具有优势的开关电容技术完成FPAA芯片的电路设计和版图设计,并且给出了芯片编程配置的典型应用实例,已经为我国FPAA芯片研究与设计做出有益的探索。