PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 1.60 特性 • 跟随器或运算放大器配置 • 单位增益带宽 > 3.0 MHz • 输入偏移电压最大为 2.0 mV • 轨至轨输入和输出 • 输出引脚的直接低阻抗连接 • 25 mA 输出电流 • 可编程功耗和带宽 • 跟随器的内部连接（节省引脚） 概述 运算放大器组件提供了一个低电压、低功耗的运算放大器，并且可以进行内部连接，从而用作电 压跟随器。输入和输出可能连接至内部路由节点，直接连接至引脚，或者连接至内部和外部信 号。运算放大器适用于与高阻抗传感器进行连接、缓冲电压 DAC 的输出、驱动最高达 25 mA 以 及在任何标准拓扑中构建有源滤波器。 Cypress Semiconductor Corporation • 198 Champion Court • San Jose, CA 95134-1709 • 408-943-2600 文档编号：001-68001 修订版** 修订时间：2010 年 12 月 13 日 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 输入/输出连接 本节介绍运算放大器的各种输入和输出连接。I/O 列表中的星号 (*) 表示该 I/O 可能在该 I/O 说明 中列出的情况下隐藏在符号中。 同相 – 模拟 当运算放大器配置为跟随器时，该 I/O 为电压输入。如果运算放大器配置为运算放大器，该 I/O 就 充当标准运算放大器同相输入。 反相 – 模拟* 当运算放大器组件配置为运算放大器模式时，该 I/O 为常规的反相输入。当运算放大器设置为跟随 器模式时，该 I/O 硬连接至输出，且 I/O 不可用。 Vout – 模拟 输出直接连接至引脚。它能够驱动 25 mA，并且可以使用模拟路由结构连接至内部负载。当用于 内部路由时，输出仍连接至引脚。 原理图宏信息 组件目录中的默认运算放大器是使用带默认设置的运算放大器组件的原理图宏。运算放大器组件 连接至一个名为 Vout_1 的模拟引脚组件。 第 2 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 参数和设置 将一个运算放大器组件拖放到您的设计上，并双击以打开“配置”对话框。 图 1 配置运算放大器对话框 运算放大器具有下列参数： 模式 该参数使用户能够在两种配置中进行选择：“运算放大器”和“跟随器”。在运算放大器模式下，三个 终端都可用于连接。在跟随器模式下，反相输入内部连接至输出，以创建一个电压跟随器。运算 放大器是默认配置。 图 2 配置选项 文档编号：001-68001 修订版** 第 3 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 功耗 运算放大器可在多种工作电流范围下进行工作。较高的工作电流会使运算放大器的带宽增加。 功耗参数使用户能够选择功耗水平： • 在高或中等功耗模式下，输出为 AB 级，以直接驱动大量的输出电流。 • 在低功耗模式下，输出为 A 级，电流驱动有限。 • 在“低功耗过度补偿”(LPOC) 模式下，输出为 A 级。 对于 PSoC 3 ES3 芯片，LPOC 模式用于低功耗互阻放大器 (TIA)。该模式的驱动能力与低 功耗模式相同，但是包括了通过高于正常水平的输入电容对电路拓扑结构进行的额外补 偿，光传感器和其他不同类型的电流输出传感器上通常具有这样的电容。 使用中功耗或高功耗设置可使 TIA 的带宽更大。在这种情况下，按照正常的注意程度处理 电容性负载源的补偿。 注：以上对 LPOC 模式的说明仅对 PSoC 3 ES3 芯片有效。PSoC 3 ES2 芯片不支持 LPOC 模式，应使用高功耗模式。对于 PSoC 3 ES2 芯片，高功耗设置可在正向输入上产生 1.024 V 的 Vref。任何需要该 Vref 的运算放大器设计必须至少包括一个使用该高功耗模式设置的运算放大 器。 放置 每个运算放大器均直接连接至特定的 GPIO 上。 同相输入 反相输入 输出 opamp_0 P0[2] P0[3] P0[1] opamp_1 P3[5] P3[4] P3[6] opamp_2 P0[4] P0[5] P0[0] opamp_3 P3[3] P3[2] P3[7] 有关用于特定物理引脚连接的部件，请参见器件数据手册。 第 4 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 输入信号可以使用除专用输入引脚以外的模拟全局路由总线。使用直接连接所利用的内部路由资 源较少，并且可使线路电阻和电容更小。与每个特定位置相关联的输出引脚在启用时始终由运算 放大器驱动。 对于参考输出或来自外部参考的输入，端口 P0[3] 和 P3[2] 也可用于连接至用于绕过提供给 ADC 的带隙参考电压的电容器。使用这些参考连接时，必须通过模拟全局路由总线路由到运算放大器 反相输入。 以下为如何使用设计范围资源引脚编辑器连接运算放大器的示例。 图 3 示例放置 资源 运算放大器组件在每个实例中使用一个运算放大器资源。当用于带有外部组件的运算放大器模式 下时（即不通过模拟全局路由输出），不使用路由资源。 文档编号：001-68001 修订版** 第 5 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 API 存储器 数字模块 （字节） 引脚（每个 模拟模块 数据路径 宏单元 状态寄存器 控制寄存器 计数器 7 闪存 RAM 外部 I/O） 1 个运算放大器 不适用 不适用 不适用 不适用 不适用 202 2 3 固定模块 应用程序编程接口 应用程序编程接口 (API) 子程序使用户能够使用软件配置组件。下表列出了每个函数的接口，并进 行了说明。以下各节将更详细地介绍每个函数。 默认情况下，PSoC Creator 将实例名称“Opamp_1”分配给指定设计中组件的第一个实例。您可以 将其重命名为符合标识符语法规则的任意唯一值。实例名称成为每个全局函数名称、变量和常量 符号的前缀。出于可读性考虑，下表中使用的实例名称为“Opamp”。 函数 说明 void Opamp_Start(void) 打开运算放大器，并将功耗水平设置为参数选择过程中所选的值。 void Opamp_Stop(void) 禁用运算放大器（断电） void Opamp_SetPower(uint8 power) 设置功耗水平。 void Opamp_Sleep(void) 停止并保存用户配置。 void Opamp_Wakeup(void) 恢复并启用用户配置。 void Opamp_SaveConfig(void) 空函数。供将来使用。 void Opamp_RestoreConfig(void) 空函数。供将来使用。 void Opamp_Init(void) 初始化或恢复默认运算放大器配置。 void Opamp_Enable(void) 启用运算放大器。 第 6 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 全局变量 变量 Opamp_initVar 说明 指示运算放大器是否已初始化。变量将初始化为 0，并在第一次调用 Opamp_Start() 时设置 为 1。这样，第一次调用 Opamp_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 Opamp_Start() 或 Opamp_Enable() 函数前调用 Opamp_Init() 函 数。 void Opamp_Start(void) 说明： 打开运算放大器，并将功耗水平设置为参数选择过程中所选的值。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 void Opamp_Stop(void) 说明： 关闭运算放大器，并启用其最低功耗状态。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 文档编号：001-68001 修订版** 第 7 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 void Opamp_SetPower(uint8 power) 说明： 设置功耗水平。 参数： (uint8) power：将功耗水平设置为以下四种设置之一：LPOC、低、中或高。 功耗设置 注 Opamp_LPOCPOWER 最低功耗，补偿 TIA。 Opamp_LOWPOWER 最低功耗，减小带宽 Opamp_MEDPOWER Opamp_HIGHPOWER 返回值： 无 副作用： 无 最大带宽 void Opamp_Sleep(void) 说明： 这是准备组件睡眠的首选子程序。Opamp_Sleep() 子程序保存当前组件的状态。然后调用 Opamp_Stop() 函数，并调用 Opamp_SaveConfig() 以保存硬件配置。 在调用 CyPmSleep() 或 CyPmHibernate() 函数之前调用 Opamp_Sleep() 函数。有关电源管 理功能的详细信息，请参见 PSoC Creator 系统参考指南。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 第 8 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) void Opamp_Wakeup(void) 说明： 该函数是将组件恢复到调用 _Sleep() 时状态的首选子程序。Opamp_Wakeup() 函数调用 Opamp_RestoreConfig() 函数以恢复配置。如果组件在调用 Opamp_Sleep() 函数前已启用， 则 Opamp_Wakeup() 函数也将重新启用组件。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 调用 Opamp_Wakeup() 函数前未调用 Opamp_Sleep() 或 Opamp_SaveConfig() 函数可能会 产生意外行为。 void Opamp_SaveConfig(void) 说明： 空函数。供将来使用。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 void Opamp_RestoreConfig(void) 说明： 空函数。供将来使用。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 void Opamp_Init(void) 说明： 根据定制器配置对话框设置初始化或恢复组件。无需调用 Opamp_Init()，因为 Opamp_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 副作用： 所有寄存器将根据定制器配置对话框设置为相应的值。 文档编号：001-68001 修订版** 第 9 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 void Opamp_Enable(void) 说明： 激活硬件并开始组件操作。无需调用 Opamp_Enable()，因为 Opamp_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 副作用： 如果已设置 initVar 变量，则该函数仅调用 Opamp_Enable() 函数。 固件源代码示例 PSoC Creator 在“查找示例项目”对话框中提供了大量包括原理图和代码示例的示例项目。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示例。要获取通用的示例，请打 开开始页或文件菜单中的对话框。根据需要，使用对话框中的滤波器选项以缩小可选择项目的列 表。 有关详细信息，请参见 PSoC Creator 帮助中的“查找示例项目”主题。 第 10 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 直流和交流电气特性 下列值基于特性数据。除非另有说明，否则这些规范的适用条件是 -40° C ≤ T A ≤ 85° C 且 T J ≤ 100° C。除非下表中另外指定，否则所有典型值的适用条件是 T A = 25° C，Vdda = 5.0 V， 功耗 = 高，输出相对于模拟接地，Vssa。 5.0 V/3.3 V 直流电气特性 当前正在收集数据。该表将在以后的版本中更新。 参数 说明 Vi 输入电压范围 Vioff 输入偏移电压 条件 最小值 典型值 最大值 单位 V SSA – V DDA V 功耗模式 = 最低 – 0.5 2 mV 功耗模式 = 低 – 待定 待定 mV 功耗模式 = 中 – 待定 待定 mV 功耗模式 = 高 – 待定 待定 mV TCVos 输入偏移电压温度漂移 功耗模式 = 高 – ±12 – µV/°C Avol 开环增益 功耗模式 = 高 待定 待定 – dB Ge1 增益误差，单位增益缓冲区 Rload = 1 kΩ – – ±0.1 % 模式 Rin 输入电阻 正增益，同相输入 待定 – – M Cin 输入电容 从引脚路由 – 待定 待定 pF Vo 输出电压范围 1 mA，源电流或灌电流，功 V SSA + 0.05 – V DDA – 0.05 V 100 K 至 Vdda / 2，G = 1 待定 – 待定 V V SSA + 500 mV Vout V DDA – 500 mV，V DDA > 2.7 V 25 – – mA V SSA + 500 mV Vout V DDA –500 mV，1.7 V = V DDA 2.7 V 16 – – mA 功耗模式 = 最低 – 待定 待定 µA 耗模式 = 高 Iout Idd 输出电流，源电流或灌电流 静态电流 文档编号：001-68001 修订版** 第 11 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 功耗模式 = 低 – 待定 待定 µA 功耗模式 = 中 – 待定 待定 µA 功耗模式 = 高 – 900 2000 µA CMRR 共模抑制比 80 – – dB PSRR 电源抑制比 待定 – – dB 图 柱状图输入偏移电压 输入偏移电压与温度 T = 25 C，Vdda = 5.0 V 功耗 = 高，Vdda = 5.0 V 600 No. of Opamps 2.5 2 mV 1.5 500 400 Spec Limit 1 Typical 0.5 300 Mean 0 -0.5 200 Typical Range -1 100 Spec Limit -1.5 -2 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 0 mV 工作电流与温度，Vdd = 5.0 V 0 degC 25 -25 50 75 100 125 工作电流与电压 T = 25 C 1200 1200 1000 uA 800 1000 High uA High 800 600 600 Medium 400 Medium 400 200 0 -60 -2.5 -50 Low , LPOC -40 -20 0 20 40 Temp degC 60 80 200 100 120 Low , LPOC 0 0 1 2 Vdda 3 V 4 5 6 运算放大器偏移电压与共模电压和温度，功耗模式 = 高 第 12 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 当前正在收集数据。 运算放大器工作电流与 Vdda， 运算放大器工作电流与 Vdda， 功耗模式 = 最低 功耗模式 = 低 当前正在收集数据。 当前正在收集数据。 运算放大器工作电流与 Vdda， 运算放大器工作电流与 Vdda， 功耗模式 = 中 功耗模式 = 高 当前正在收集数据。 文档编号：001-68001 修订版** 当前正在收集数据。 第 13 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 输出电压与负载电流， Vdda = 1.71 V，功耗模式 = 高 Vdda = 5.0 V，功耗模式 = 高 0.6 0.4 0.4 V 0.6 SINK 0.2 -40 30 100 -40 30 100 0 -0.2 SOURCE Diff from Vdda -0.4 Diff from Vdda, Vss Diff from Vdda,Vss V 输出电压与负载电流， SINK 0.2 -40 30 100 -40 30 100 0 -0.2 SOURCE Diff from Vdda -0.4 -0.6 -0.6 0 5 10 15 I Load mA 20 25 0 30 5 10 15 I Load mA 输出电压与负载电流， 输出电压与负载电流， Vdda = 2.7 V，功耗模式 = 中 Vdda = 5.0 V，功耗模式 = 中 25 30 0.2 0.2 SINK 0 Diff from Vdda, Vss 0 -0.1 SOURCE Diff from Vdda -0.2 Diff from Vdda, Vss -0.1 SINK 0.1 V 0.1 V 20 -40 30 100 -40 30 100 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 SOURCE Diff from Vdda -0.2 -0.3 -40C 30C 100C -40C 30C 100C -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 0 第 14 页，共 18 页 0.5 1 I Load mA 1.5 2 0 0.5 1 I Load mA 1.5 2 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 (Opamp) 输出电压与负载电流， 输出电压与负载电流， Vdda = 2.7 V，功耗模式 = 低 Vdda = 5.0 V，功耗模式 = 低 0.4 0.4 -40 30 100 -40 30 100 Diff from Vdda, Vss 0.1 SINK V 0.2 0 -0.1 -0.2 SOURCE Diff from Vdda -0.3 -0.4 0.00 0.05 I Load mA 0.10 -40 30 100 -40 30 100 0.3 Diff from Vdda, Vss V 0.3 0.15 0.2 0.1 SINK 0.0 -0.1 -0.2 SOURCE Diff from Vdda -0.3 -0.4 0.00 0.05 I Load mA 0.10 0.15 5.0 V/3.3 V 交流电气特性 当前正在收集数据。该表将在以后的版本中更新。 参数 GBW 说明 增益带宽积 条件 最小值 典型值 最大值 待定 待定 – MHz 待定 待定 – MHz 待定 待定 – MHz 3 待定 – MHz 功耗模式 = 最低，15 pF 负载 待定 待定 – V/µs 功耗模式 = 低，15 pF 负载 待定 待定 – V/µs 功耗模式 = 中，15 pF 负载 待定 待定 – V/µs 功耗模式 = 高，200 pF 负载 3 待定 – V/µs 功耗模式 = 高，Vdda = 5 V，频率 = 100 kHz – 45 – nV/sqrtHz 功耗模式 = 最低，100 mV 峰至峰， 单位 15 pF 负载 功耗模式 = 低，100 mV 峰至峰， 15 pF 负载 功耗模式 = 中，100 mV 峰至峰， 15 pF 负载 功耗模式 = 高，100 mV 峰至峰， 200 pF 负载 SR en 斜率 输入噪声密度 文档编号：001-68001 修订版** 第 15 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) PSoC® Creator™ 组件数据手册 图 开环增益和相位与频率和温度，功耗模式 = 高， 运算放大器闭环频率响应，Gain = 1，Vdda = 5 V Cl = 15 Pf，Vdda = 5 V 当前正在收集数据。 当前正在收集数据。 运算放大器闭环频率响应，Gain = 10，Vdda = 5 V Gain = 10 时的运算放大器测试电路 当前正在收集数据。 第 16 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版** PSoC® Creator™ 组件数据手册 运算放大器 CMRR 与频率 运算放大器 (Opamp) 输入电压噪声密度 T = 25 C，Vdda = 5.0 V，功耗模式 = 高 1000 当前正在收集数据。 nV/rtHz 100 10 0.01 0.1 1 kHz 10 100 1000 运算放大器 PSRR 与频率 当前正在收集数据。 注：特性化之后，可能会添加更多其他电压规范和图形。 组件变更 本节列出了相对于以前版本，组件发生的重要变更。 版本 1.60 变更说明 添加了 GUI 配置编辑器 变更原因/影响 为便于使用，添加了 GUI ，以设置下拉菜单中的两个参数 向数据手册添加了特性数据 文档编号：001-68001 修订版** 第 17 页，共 18 页 运算放大器 (Opamp) 版本 PSoC® Creator™ 组件数据手册 变更说明 变更原因/影响 较小程度的数据表编辑和更新 1.50 添加了睡眠/唤醒和初始化/启用 为支持低功耗模式并提供常用接口，以单独控制大多数组件的初始 API。 化和启用。 © 赛普拉斯半导体公司，2011。此处所包含的信息可能会随时更改，恕不另行通知。除赛普拉斯产品的内嵌电路之外，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中，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。除上述指定的用途之外，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。赛普拉斯保留在不做出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中，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。 产品使用可能受适用的赛普拉斯软件许可协议限制。 第 18 页，共 18 页 文档编号：001-68001 修订版**