Component - Inverting Amplifier (PGA_Inv) V2.0 - Chinese

®
PSoC Creator™ Component Datasheet
反相可编程增益放大器(PGA_Inv)
2.0
特性
 增益范围从-1 到-49
 高输入阻抗
 可调功耗设置
概述
反相可编程增益放大器(PGA_Inv) 组件实现含用户可编程增益的基于运算放大器的反相放大
器。它是从开关电容/连续时间(SC/CT)模块中派生的。
反相增益的范围为-1.0(0 dB)至-49.0(+33.8 dB)。可通过配置窗口选择增益或使用提供的
API 在运行时变更增益。运算放大器的增益带宽限制了最大带宽,增益增加时最大带宽会减小。
PGA_Inv 的输入是“轨到轨”(rail-to-rail)运行的,但是最大输入摆幅(Vin 和 Vref 之间的差值)
限制为 VDDA/增益。PGA_Inv 的输出为 A 级,并且对于足够高的负载电阻,它也是“轨到轨”运
行。
PGA_Inv 用于以下情况:输入信号的振幅不足且首选的输出极性与输入极性相反。PGA_Inv 可置
于比较器、模数转换器或混频器之前以增加信号振幅。单位增益 PGA_Inv 可用在其他增益级或缓
冲区之后以生成差分输出。
输入/输出接口
本章节介绍 PGA_Inv 的各种输入和输出接口。I/O 列表中的星号(*)表示,在 I/O 说明部分中所
列出的特定条件下,该 I/O 可能不可见。
Vin — 模拟
Vin 为输入信号端口。
赛普拉斯半导体公司• 198 Champion Court • San Jose,CA 95134-1709 • 408-943-2600
Document Number: 001-88884 Rev. *A
修订时间 October 18, 2013
Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
®
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Vref — 模拟
Vref 为参考信号的输入端。参考输入具有高阻抗,并且可连接至固定参考(如 VDDA/2)、VDAC8
输出或路由至引脚。
Vout — 模拟
Vout 为输出电压信号终端。Vout 为(Vin — Vref)与增益乘积的函数:
Vout = Vref + (Vin – Vref) × Gain
其中,Gain(增益)是负值
组件参数
将一个 PGA_Inv 组件拖放到您的设计窗口内,并双击以打开 Configure 对话框。
Inverting_Gain
该参数用于设置放大器的默认增益。允许的反相增益为:–1(默认值)、–3、–7、–15、–22、–
24、–31、–47 以及–49。
下表显示的是使用内部电阻 Ra 和 Rb 的增益选择
增益
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Rb
Ra
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增益
Rb
Ra
-1
40
40k
-3
120k
40k
-7
280k
40k
-15
600k
40k
-22
880k
40k
-24
480k
20k
-31
620k
20k
-47
470k
10k
-49
490k
10k
Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
功耗
用于设置 PGA_Inv 的初始驱动功耗。通过设置 Power,可确定 PGA_Inv 响应输入信号变化的速
度。功耗设置共有四种:Minimum Power(最低功耗)、Low Power(低功耗)(默认)、
Medium Power(中功耗)和 High Power(高功耗)。Low Power 设置会导致最长的响应时
间;High Power 设置则导致最短的响应时间。使用 PGA_Inv_SetPower() API 可在运行时设置
Power 项。
应用编程接口
通过应用编程接口(API)子程序,您可以使用软件对组件进行配置。下表列出并说明了每个函数
的接口。在后面的内容中,将更加详细地介绍每个函数。
默认情况下,PSoC Creator 将指定设计中组件的第一个实例命名为“PGA_Inv_1”。您可以将该
实例重新命名为符合标识符语法规则的任意唯一值。实例名称会成为所有全局函数名称、变量和
符号常量的前缀。为了便于阅读,下表中使用的实例名称为“PGA_Inv”。
函数
说明
PGA_Inv_Start()
启动PGA_Inv。
PGA_Inv_Stop()
关闭PGA_Inv电源。
PGA_Inv_SetGain()
为预定义的常量设置增益。
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
函数
说明
PGA_Inv_SetPower()
将驱动功耗设置为四种设置之一。
PGA_Inv_Sleep()
停止并保存用户配置。
PGA_Inv_Wakeup()
恢复并启用用户配置。
PGA_Inv_Init()
初始化或恢复默认PGA_Inv配置。
PGA_Inv_Enable()
启用PGA_Inv。
PGA_Inv_SaveConfig()
空函数。预留以备将来使用。
PGA_Inv_RestoreConfig()
空函数。预留将来使用。
全局变量
变量
PGA_Inv_initVar
说明
指示PGA_Inv是否已初始化。该变量被初始化为0,并在第一次调用PGA_Inv_Start()时设置为
1。这样,第一次调用PGA_Inv_Start()子程序后,组件不用重新初始化即可重启。
如需重新初始化组件,可在PGA_Inv_Start()或PGA_Inv_Enable()函数前调用PGA_Inv_Init()函
数。
void PGA_Inv_Inv_Start(void)
说明:
打开PGA_Inv并设置功耗等级。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
void PGA_Inv_Stop(void)
说明:
关闭PGA_Inv并启用其最低的功耗状态。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无。不会影响功耗或增益设置。
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
void PGA_Inv_SetGain(uint8 gain)
说明:
将放大器增益设置为-1至-49。下表显示了有效增益设置。
参数:
uint8 gain: 将增益设置为特定值。有关有效增益设置,请参见下表。
增益设置
注释
PGA_Inv_GAIN_01
增益 = -1
PGA_Inv_GAIN_03
增益 = -3
PGA_Inv_GAIN_07
增益 = -7
PGA_Inv_GAIN_15
增益 = -15
PGA_Inv_GAIN_22
增益 = -22
PGA_Inv_GAIN_24
增益 = -24
PGA_Inv_GAIN_31
增益 = -31
PGA_Inv_GAIN_47
增益 = -47
PGA_Inv_GAIN_49
增益 = -49
返回值:
无
其他影响:
无
void PGA_Inv_SetPower(uint8 power)
说明:
将驱动功耗设置为四种设置之一:最低、低、中等或高。
参数:
uint8 power: 将功耗水平设置为四种设置之一:最低、低、中等或高。
功耗设置
注释
PGA_Inv_MINPOWER
有效功耗最低,转换速率最慢
PGA_Inv_LOWPOWER
低功耗和转换速率
PGA_Inv_MEDPOWER
中等功耗和转换速率
PGA_Inv_HIGHPOWER
有效功耗最高,转换速率最快
返回值:
无
其他影响:
无
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
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void PGA_Inv_Sleep(void)
说明:
这是组件准备进入睡眠模式的首选子程序。PGA_Inv_Sleep()函数保存当前组件的状态。然后
该函数调用PGA_Inv_Stop()函数和PGA_Inv_SaveConfig()来保存硬件配置。
在调用CyPmSleep()或CyPmHibernate()函数之前调用PGA_Inv_Sleep()函数。有关功耗管理
函数的详细信息,请参考 PSoC Creator《系统参考指南》。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
void PGA_Inv_Wakeup(void)
说明:
这是将组件恢复到调用PGA_Inv_Sleep()时的状态的首选子程序。PGA_Inv_Wakeup()函数调
用PGA_Inv_RestoreConfig()函数以恢复配置。如果组件在系统调用PGA_Inv_Sleep()函数前
已启用,则PGA_Inv_Wakeup()函数也将重新启用组件。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
调用PGA_Inv_Wakeup()函数前未调用 PGA_Inv_Sleep()或PGA_Inv_SaveConfig()函数可能
会产生意外行为。
void PGA_Inv_Init(void)
说明:
根据自定义程序“Configure”对话框中的设置初始化或恢复组件。无需调用PGA_Inv_Init(),
因为PGA_Inv_Start()子程序会调用该函数,这是开始组件操作的首选方法。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
根据自定义程序“Configure”对话框中的内容设置所有寄存器。
void PGA_Inv_Enable(void)
说明:
激活硬件并开始执行组件操作。无需调用PGA_Inv_Enable(),因为PGA_Inv_Start()子程序会
调用该函数,这是开始组件操作的首选方法。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
void PGA_Inv_SaveConfig(void)
说明:
空函数。预留以备将来使用。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
void PGA_Inv_RestoreConfig(void)
说明:
空函数。预留以备将来使用。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
MISRA 合规性
本节介绍了MISRA-C:2004合规性和本组件的偏差情况。定义了两种类型的偏差:


项目偏差 — 适用于所有 PSoC Creator 组件的偏差
特定偏差 — 仅适用于该组件的偏差
本节介绍了有关组件特定偏差的信息。《系统参考指南》的“MISRA 合规性”章节中介绍了项目
偏差以及有关 MISRA 合规性验证环境的信息。
PGA_Inv 组件没有任何特定偏差。
样例固件源代码
在“Find Example Project”对话框中,PSoC Creator 提供了大量的示例项目,包括原理图和代
码的。要获取组件特定的示例,请打开组件目录中的对话框或原理图中的组件实例。要查看通用
示例,请打开“Start Page”或 File 菜单中的对话框。根据要求,可以通过使用对话框中的 Filter
Options 选项来限定可选的项目列表。
更多有关信息,请参考《PSoC Creator 帮助》中主题为“查找示例项目”中的内容。
功能描述
PGA_Inv 是由通用 SC/CT 模块构建的。可通过调整 Ra 和 Rb 两个电阻来选择增益(参见图 1)
。根据选择的增益,Ra 可设置为 20k 或 40k 欧姆,Rb 可设置为 20k 至 1000k 欧姆,以生成
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
Configure 对话框或 PGA_Inv_SetGain()函数中可选的增益值。
图 1. PGA_Inv 原理图
Rb
Vin
Ra
Vout
Vref
该模块具有与反馈电阻 Rb 并联的可编程电容。为每种增益选择配置电容值,以保证组件的稳定
性。重新分配 Rb 值但没有选择适当的反馈电容值也可能会导致 PGA_Inv 不稳定。强烈建议使用
提供的 API 进行增益变更。
PGA_Inv 的输入电阻是有限的。增益精度取决于源和 Vin 输入之间的布线电阻。增益规范根据布
线电阻的标称变化进行调整。
资源
PGA_Inv 使用一个 SC/CT 模拟模块。
API 存储器使用情况
根据编译器、器件、所使用的 API 数量以及组件的配置情况不同,组件占用的存储器大小也不一
样。下表提供了特定组件配置中所有可用的 API 占用的存储器大小。
通过使用“发布”模式下的相应编译器,可以进行测量操作。在该模式下,存储器的大小得到优
化。对于特定的设计,分析编译器生成映射文件后可以确定存储器的使用大小。
PSoC 3 (Keil_PK51)
配置
默认值
页 8/13
PSoC 5LP(GCC)
闪存
SRAM
闪存
SRAM
字节
字节
字节
字节
206
22
304
5
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
PSoC 3 的直流和交流电气特性
除非另有说明,否则这些规范的适用条件是:-40°C ≤ TA ≤ 85 °C 且 TJ ≤ 100 °C。除非另有说
明,否则这些规范的适用范围为 1.71 V 到 5.5 V。典型值的适用条件为:TA = 25 °C。
直流特性
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
VSSA
–
VDDA
V
VIN
输入电压范围
功耗模式 = 最低
VOS
输入偏移电压
功耗模式 = 高,
增益 = 1,VDDA = 5 V
–
–
10
mV
TCVOS
输入偏移电压温度漂移
功耗模式 = 高,
增益 = 1,VDDA = 5 V
–
–
±30
µV/°C
Ge1
增益误差,增益 = 1
VDDA = 5 V
–
–
±0.15
%
Ge15
增益误差,增益 = 15
VDDA = 5 V
–
–
±2.5
%
Ge49
增益误差,增益 = 49
VDDA = 5 V
–
–
±5
%
VONL
直流输出非线性度
增益 = 1
–
–
±0.01
FSR的%
RIN
输入电阻
35
–
–
M
CIN
输入电容
–
–
7
pF
VOH,VOL
输出电压摆幅
VDDA –
0.15
_
VSSA +
0.15
V
Vsrc
带负载的输出电压
_
_
300
mV
–
1.5
1.65
mA
48
–
–
dB
功耗模式 = 高,
增益 = 1,RLOAD =
100 k至VDDA/2
Iload = 250 μA,Vdda ≥
2.7V,功耗模式 = 高
IDD
工作电流
PSRR
电源抑制比
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功耗模式 = 高
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
图形
柱状图输入偏移电压
18
Occurance
16
14
12
10
8
6
4
2
6.0
4.0
2.0
0.0
-2.0
-4.0
-6.0
0
Vos mV
交流特性
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
6.7
8
_
MHz
BW1
–3 dB带宽
功耗模式 = 高,
增益 = 1,输入 = 100mV峰
至峰
SR1
转换速率
功耗模式 = 高,
增益 = 1,20%至80%
3
_
_
V/µs
en
输入噪声密度
功耗模式 = 高,
VDDA = 5 V,100 kHz
_
43
_
nV/sqrtHz
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
图形
不同增益设置下的带宽与温度
电压噪声,VDDA = 5.0V,功耗 = 高
;功耗模式 = 高
1000
nV/rtHz
100
10
0.01
0.1
1
kHz
10
100
1000
PSoC 5 LP 直流和交流电气特性
除非另有说明,否则这些规范的适用条件是:-40°C ≤ TA ≤ 85 °C 且 TJ ≤ 100 °C。除非另有说
明,否则这些规范的适用范围为 2.7 V 到 5.5 V。典型值的适用条件为:TA = 25 °C。
直流特性
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
VSSA
–
VDDA
V
VIN
输入电压范围
功耗模式 = 最低
VOS
输入偏移电压
功耗模式 = 高,
增益 = 1,VDDA = 5 V
_
_
20
mV
TCVOS
输入偏移电压温度漂移
功耗模式 = 高,
增益 = 1,VDDA = 5 V
_
_
±30
µV/°C
Ge1
增益误差,增益 = 1
VDDA = 5 V
–
±2.5
±5.5
%
Ge15
增益误差,增益 = 15
VDDA = 5 V
–
±8
±11.5
%
Ge49
增益误差,增益 = 49
VDDA = 5 V
–
±13
±19.5
%
Gd1
增益漂移,增益 = 1
–
±95
±200
ppm/°C
Gd15
增益漂移,增益 = 15
–
±115
±250
ppm/°C
Gd49
增益漂移,增益 = 49
–
±350
±850
ppm/°C
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Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
参数
说明
条件
VONL
直流输出非线性度
增益 = 1
VOH,VOL
输出电压摆幅
功耗模式 = 高,
增益 = 1,RLOAD =
100 k至VDDA/2
Cin
输入电容
Vsrc
输出电压低于负载
最小值
典型值
最大值
单位
–
–
±0.1
FSR的%
VDDA –
0.15
_
VSSA +
0.15
V
_
_
7
pF
_
_
300
mV
–
1.5
1.65
mA
48
–
–
dB
最小值
典型值
最大值
单位
Iload = 250 μA,功耗
模式 = 高
IDD
工作电流
功耗模式 = 高
PSRR
电源抑制比
交流特性
参数
说明
条件
BW1
–3 dB带宽
功耗模式 = 高,
增益 = 1,VDDA = 5 V
3.1
_
_
MHz
SR1
转换速率
功耗模式 = 高,
增益 = 1,20%至80%
3
_
_
V/µs
en
输入噪声密度
功耗模式 = 高,
_
43
_
nV/sqrtHz
VDDA = 5 V,100 kHz
组件更改
本节列出了各版本组件的主要更改。
版本
更改内容
2.0.a
清楚数据手册中有关PSoC 5的参考
内容。
2.0
已添加变量Vdda的支持。
1.90
更改原因/影响
PSoC 5被替代为PSoC 5LP。
已添加MISRA合规性章节。
此组件没有任何特定偏差。
对于低电压VDDA操作,使用所有基
于SC/CT组件共有的升压时钟。
降低升压时钟所需的系统模拟时钟数量。这时,所有基于SC/CT组
件将共同使用一个升压时钟,而不是每一个组件单独使用一个时
钟。
添加了PSoC 5LP支持
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PSoC Creator™ Component Datasheet
版本
1.80
Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv)
更改内容
更改原因/影响
添加了所有装有CYREENTRANT的
组件API。
对GUI进行小的更新
1.70
为PSoC 5修改了PGA_Inv_Stop()
API
使用PSoC 5时,为防止组件停止时影响到无关模拟信号,需要进行
更改。
更新了PGA_Inv响应图表
为动态调整图表大小以适应窗口以及为添加水平和垂直网格,需要
更改。
为PSoC 5添加了直流和交流电气特
性数据
1.60
从组件定制程序中删除了VDDA参数
对于多个组件,组件中的VDDA设置可能是冗余且没有必要。该参
数被删除后,组件会查询DWR中最低VDDA的全局设置,并且在必
要时自动启用泵。
创建了包括频率响应图表的配置窗
口,以更便于使用GUI。
以前的配置窗口没有提供足够的易于使用的信息。
更正了头文件中的SetGain常量
提供给SetGain API的常量值不正确。这些常量值已被更正。
向数据手册中添加了特性数据
进行了较小程度的数据表编辑和更新
添加了睡眠/唤醒和初始化/启用API。 为支持低功耗模式并提供常用接口,以单独控制大多数器件的初始
化和使能。
1.50
删除了增益设置23。
增益23太接近22和24,因此不提供了。
更新了符号和“Configure”对话
框。
更新以符合公司标准。
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利或其他权利以明示或暗示的方式授予任何许可。除非与赛普拉斯签订明确的书面协议,否则赛普拉斯产品不保证能够用于或适用于医疗、生命支持、救生、关键控制或安全应用领域。此外,对
于可能发生运转异常和故障并对用户造成严重伤害的生命支持系统,赛普拉斯不授权将其产品用作此类系统的关键组件。若将赛普拉斯产品用于生命支持系统,则表示制造商将承担因此类使用而
招致的所有风险,并确保赛普拉斯免于因此而受到任何指控。
PSoC®是赛普拉斯半导体公司的注册商标,PSoC Creator™和 Programmable System-on-Chip™是赛普拉斯半导体公司的商标。此处引用的所有其他商标或注册商标归其各自所有者所有。
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此类系统的关键器件。若将赛普拉斯产品用于生命支持系统,则表示制造商将承担因此类使用而导致的所有风险,并确保赛普拉斯免于因此而受到任何指控。
产品使用可能受适用的赛普拉斯软件许可协议限制。
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