® 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) ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 页 2/13 Rb Ra Document Number: 001-88884 Rev. *A ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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。 Document Number: 001-88884 Rev. *A 页 3/13 ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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。 页 4/13 Document Number: 001-88884 Rev. *A ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 Document Number: 001-88884 Rev. *A 页 5/13 Inverting Programmable Gain Amplifier (PGA_Inv) ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 页 6/13 Document Number: 001-88884 Rev. *A ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 Document Number: 001-88884 Rev. *A 页 7/13 ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 Document Number: 001-88884 Rev. *A ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 Document Number: 001-88884 Rev. *A 功耗模式 = 高 页 9/13 ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 页 10/13 Document Number: 001-88884 Rev. *A ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 Document Number: 001-88884 Rev. *A 页 11/13 ® PSoC Creator™ Component Datasheet 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 页 12/13 Document Number: 001-88884 Rev. *A ® 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。 © 赛普拉斯半导体公司，2013。此处，所包含的信息可能会随时更改，恕不另行通知。除赛普拉斯产品内嵌的电路以外，赛普拉斯半导体公司不对任何其他电路的使用承担任何责任。也不根据专 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。 所有源代码（软件和/或固件）均归赛普拉斯半导体公司（赛普拉斯）所有，并受全球专利法规（美国和美国以外的专利法规）、美国版权法以及国际条约规定的保护和约束。赛普拉斯据此向获许 可者授予适用于个人的、非独占性、不可转让的许可，用以复制、使用、修改、创建赛普拉斯源代码的派生作品、编译赛普拉斯源代码和派生作品，并且其目的只能是创建自定义软件和/或固件， 以支持获许可者仅将其获得的产品依照适用协议规定的方式与赛普拉斯 集成电路配合使用。除上述指定的用途外，未经赛普拉斯的明确书面许可，不得对此类源代码进行任何复制、修改、转换、 编译或演示。 免责声明：赛普拉斯不针对此材料提供任何类型的明示或暗示保证，包括（但不仅限于）针对特定用途的适销性和适用性的暗示保证。赛普拉斯保留在不另行通知的情况下对此处所述材料进行更 改的权利。赛普拉斯不对此处所述之任何产品或电路的应用或使用承担任何责任。对于合理预计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。 Document Number: 001-88884 Rev. *A 页 13/13