PSoC® Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） 2.0 性能 可选转换增益 可选拐角频率 电容式输入源的补偿 可调功耗设置 可选输入参考电压 概述 互阻放大器（TIA）模块提供基于运算放大器的电流-电压转换放大器，参数包括电阻增益和用户 选择的带宽。其来源为 SC/CT 模块。 TIA 用于将外部电流转换为电压。典型应用包括使用光敏二极管等电流输出进行的传感器测量。 TIA 的转换增益单位为欧姆，其可用范围在 20 kΩ 到 1.0 kΩ 之间。光敏二极管等电流输出传感器 的输出电容通常较大。这就需要在 TIA 中加入并联反馈电容，以保证稳定性。TIA 具有一个可编程 的反馈电容，可以满足这一需要，并提供带宽限制，可降低宽频带噪声。 输入/输出连接 本章节介绍 TIA 的各种输入和输出连接。I/O 列表中的星号（*）表示，在 I/O 说明部分中所列出的 情况下，该 I/O 可能不可见。 Iin — 模拟 Iin 为输入信号端。它是全局输入的电流之和，可能包括来自电流输出 DAC 的信号。 注意：该端的名称为 Iin（大写字母 i），而不是 lin（小写字母 l）。 Vref — 模拟 Vref 为参考信号的输入端。该参考可能是内部参考、内部 VDAC 值或外部信号。 赛普拉斯半导体公司• 198 Champion Court • San Jose，CA 95134-1709 • 408-943-2600 文档编号：001-88701 修订版** 修订日期 August 8, 2013 互阻放大器（TIA） ® PSoC Creator™组件数据手册 Vout — 模拟 Vout 为输出信号端。Vout 由以下公式确定，其中 RFB 为反馈电阻： Vout = Vref – Iin × RFB 正（来自源的）电流生成相对 Vref 为负的输出电压。 负（来自源的）电流生成相对 Vref 为正的输出电压。 Component Parameters（组件参数） 将一个 TIA 组件拖放到您的设计上，并双击以打开 Configure 对话框。 Capacitive_Feedback（电容反馈） 用于设置 TIA 的电容反馈。可将电容反馈设置为 None（无）、1.3 pF、3.3 pF 或 4.6 pF（默 认）。TIA 的-3 dB 频率是根据阻性和容性反馈元件值的乘积计算得出的。 页 2/13 文档编号：001-88701 修订版** ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） Power（功耗） 用于设置 TIA 的初始驱动功耗。功耗决定了 TIA 根据输入信号的改变而作出反应的速度。功耗设 置共有四种：最低功耗、低功耗、中功耗（默认）和高功耗。设为最低功耗时，响应时间最长； 设为高功耗时，响应时间最短。设为最低功耗和低功耗时，会降低驱动电流，不适用于阻值较低 的反馈电阻。 Resistive_Feedback（电阻反馈） 用于设置 TIA 的额定电阻反馈。电阻反馈有以下几种允许值可供选择（以欧姆为单位）：20k（默 认）、30k、40k、80k、120k、250k、500k 和 1000k。 -3 db 频率 该组合框用于显示计算得出的带宽值。该值取决于 Resistor_Feedback、Capacitive_Feedback 值和 Power 设置。 应用程序编程接口 通过应用编程接口（API），您可以使用软件进行配置组件。下面的表格列出并介绍了每个函数的 接口。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“TIA_1”分配给指定设计中组件的第一个实例。可将该 值更改为符合标识符语法规则的任意唯一值。实例名称会成为每个全局函数名称、变量和符号常 量的前缀。出于可读性考虑，下表中使用的实例名称为“TIA”。 函数 说明 TIA_Start() 启动TIA。 TIA_Stop() 关闭TIA。 TIA_SetPower() 将驱动功耗设置为四个级别中的一个。 TIA_SetResFB() 将电阻反馈设置为8个值中的一个。 TIA_SetCapFB() 将电容反馈设置为4个值中的一个。 TIA_Sleep() 停止并保存用户配置。 TIA_Wakeup() 恢复并启用用户配置。 TIA_Init() 初始化或恢复默认TIA配置。 TIA_Enable() 启用TIA。 TIA_SaveConfig() 空函数。预留将来使用。 TIA_RestoreConfig() 空函数。预留将来使用。 文档编号：001-88701 修订版** 页 3/13 ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） 全局变量 变量 TIA_initVar 说明 指示TIA是否已初始化。变量将初始化为0，并在第一次调用TIA_Start()时设置为1。这样，第一次 调用TIA_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TIA_Start()或TIA_Enable()函数前调用TIA_Init()函数。 void TIA_Start(void) 说明： 执行组件所有必需的初始化，并打开放大器电源。第一次执行子程序时，电阻和电容反馈以及 放大器功耗是基于进行配置时所提供的值而设置的。在调用TIA_Stop()后重启TIA会保留当前组 件的参数设置。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 void TIA_Stop(void) 说明： 将TIA切换至最低功耗状态，并禁用输出。 注意：不建议将本API使用于PSoC 5芯片。此器件有一个缺陷，导致与某些模拟资源的连接在 器件未通电时不可靠。当停止使用该资源中的组件时，这种不可靠性会在静默失败中表现出来 （例如模拟组件中出现不可预见的失败结果）。使用此芯片时，设计中的所有模拟组件都应始 终加电（通过调用其相应的_Start() API，例如TIA_Start()）。请勿调用TIA_Stop() API。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 不影响功耗、电阻或电容反馈设置 页 4/13 文档编号：001-88701 修订版** ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） void TIA_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：有关有效功耗设置，请参见下表。 功耗设置 注释 TIA_MINPOWER 有效功耗最低，反应时间最长 TIA_LOWPOWER 功耗低，速度慢 TIA_MEDPOWER 功耗中等，速度中等 TIA_HIGHPOWER 有效功耗最高，反应时间最短 返回值： 无 副作用： 无 void TIA_SetResFB(uint8 res_feedback) 说明： 设置放大器电阻反馈值。 参数： uint8 res_feedback：有关有效电阻反馈设置，请参见下表。 增益设置 注释 TIA_RES_FEEDBACK_20K 反馈电阻 = 20k TIA_RES_FEEDBACK_30K 反馈电阻 = 30k TIA_RES_FEEDBACK_40K 反馈电阻 = 40k TIA_RES_FEEDBACK_80K 反馈电阻 = 80k TIA_RES_FEEDBACK_120K 反馈电阻 = 120k TIA_RES_FEEDBACK_250K 反馈电阻 = 250k TIA_RES_FEEDBACK_500K 反馈电阻 = 500k TIA_RES_FEEDBACK_1000K 反馈电阻 = 1000k 返回值： 无 副作用： 无 文档编号：001-88701 修订版** 页 5/13 ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） void TIA_SetCapFB(uint8 cap_feedback) 说明： 设置放大器电容反馈值。 参数： uint8 cap_feedback：有关有效电阻反馈设置，请参见下表。 增益设置 注释 TIA_CAP_FEEDBACK_NONE 无电容反馈 TIA_CAP_FEEDBACK_1_3PF 反馈电容 = 1.3 pF TIA_CAP_FEEDBACK_3_3PF 反馈电容 = 3.3 pF TIA_CAP_FEEDBACK_4_6PF 反馈电容 = 4.6 pF 返回值： 无 副作用： 无 void TIA_Sleep(void) 说明： 这是让组件进入睡眠的首选API。TIA_Sleep()函数保存当前组件的状态。然后调用TIA_Stop() 函数，并调用TIA_SaveConfig()以保存硬件配置。 在调用CyPmSleep()或CyPmHibernate()函数之前调用TIA_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 副作用： 无 void TIA_Wakeup(void) 说明： 该函数是将组件恢复到调用TIA_Sleep()时状态的首选子程序。TIA_Wakeup()函数调用 TIA_RestoreConfig()函数以恢复配置。如果组件在调用TIA_Sleep()函数前已启用，则 TIA_Wakeup()函数也将重新启用组件。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 调用TIA_Wakeup()函数前未调用TIA_Sleep()或TIA_SaveConfig()函数可能会产生意外行为。 页 6/13 文档编号：001-88701 修订版** ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） void TIA_Init(void) 说明： 根据自定义程序“Configure”对话框设置初始化或恢复组件。无需调用TIA_Init()，因为 TIA_Start()子程序会调用该函数并是开始组件操作的首选方法。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 根据自定义程序“Configure”对话框中的内容设置所有寄存器。 void TIA_Enable(void) 说明： 激活硬件，并开始执行组件操作。无需调用TIA_Enable()，因为TIA_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： 无 void TIA_SaveConfig(void) 说明： 空函数。预留将来使用。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 void TIA_RestoreConfig(void) 说明： 空函数。预留将来使用。 参数： 无 返回值： 无 副作用： 无 MISRA 合规性 本节介绍了MISRA-C:2004合规性和本器件的偏差情况。规定了两种类型的偏差： 项目偏差 — 适用于所有 PSoC Creator 器件的偏差 文档编号：001-88701 修订版** 页 7/13 ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） 特定偏差 — 仅适用于本器件的偏差 本节提供了有关器件特定偏差的信息。系统参考指南的“MISRA 合规性”章节中介绍项目偏差以 及有关 MISRA 合规性验证环境的信息。 此 TIA 组件没有任何特定偏差。 该组件没有嵌入式组件。 固件源代码示例 在 Find Example Project 对话框中，PSoC Creator 提供了多个样例项目，并且每个项目都包括了 原理图和样例代码。要查看特定组件实例，请打开 Component Catalog 中的对话框或原理图中的 组件样例。要查看通用样例，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 项来限定可选的项目列表。 更多有关信息，请参考《PSoC Creator 帮助》部分中主题为“Find Example Project”（查找样 例项目）的内容。 功能描述 TIA 是由普通 SC/CT 模块构建的。拓扑结构是一个运算放大器，带有可选的，从输出端连至反相 输入端间的反馈电阻。或者，可选反馈电容也可以在输出端到反相输入端间保持连接。图 1 显示 两种可能的 TIA 配置。 图 1. TIA 配置 with Capacitive Feedback without Capacitive Feedback 通过调整 RFB 反馈电阻来控制输出电压（参见图 2）。RFB 可设置为 8 个值中的一个，从 20k 到 1000k 欧姆不等，可以在参数对话框中选择，也可使用 TIA_SetResFB() API 函数进行选择。 页 8/13 文档编号：001-88701 修订版** ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） 图 2. TIA 原理图 CFB RFB Iin Vout Vref 通过向 Iin 终端附加电流来调节直流输出电平。正电流（附加到终端）将输出推至负；负电流（从 终端拉出）将输出推至正。电流源可能是内部 DAC。 放大器带宽是由反馈电阻 RFB 和所选的与 RFB 并联的电容共同决定的。通过参数对话框或 TIA_SetCapFB() API 函数可将电容反馈值 CFB 设置为四个值中的一个。 放大器的-3 dB 频率 Fcorner 是： Fcorner 1 1 2RFB C FB 2 200KHz 400KHz 其中 GBW 600KHz 1000KHz 1 GBW 2 , MinimumPower , LowPower , MediumPower , HighPower 资源 TIA 使用一个 SC/CT 模拟模块。通常，Vref 输入来自参考电压、VDAC 输出或 GPIO 上的外部提 供的参考。 API 存储器使用 根据编译器、器件、所使用的 API 数量以及组件的配置情况，组件的内存大小也不一样。下表提 供了某一器件配置中所有 API 的存储器用途。 通过使用“释放”模式下相应的编译器，可以完成测量操作。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。 文档编号：001-88701 修订版** 页 9/13 ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） PSoC 3 (Keil_PK51) 配置 默认值 PSoC 5 (GCC) PSoC 5LP (GCC) 闪存 SRAM 闪存 SRAM 闪存 SRAM 字节 字节 字节 字节 字节 字节 204 7 352 8 304 5 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。 直流电规范 参数 说明 VIOFF 输入偏移电压 Rconv 转换电阻 条件 最小值 典型 值 最大值 – – 10 R = 20K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 30K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 40K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 80K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 120K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 250K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 500K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 1M；40 pF负载 –25 – +35 % – 1.1 2.0 mA 最小值 典型 值 最大值 R = 20K；–40-pF负载 1500 – – kHz R = 120K；–40-pF负载 240 – – kHz R = 1M；–40-pF负载 25 – – kHz 静态电流 单位 mV 交流电规范 参数 BW 页 10/13 说明 输入带宽（–3 dB） 条件 单位 文档编号：001-88701 修订版** ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） PSoC 5 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 2.7 V 到 5.5 V。典型值的适用条件为：TA = 25 °C。 直流电规范 参数 说明 VIOFF 输入偏移电压 RCONV 转换电阻 条件 最小值 典型 值 最大值 – – 20 R = 20K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 30K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 40K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 80K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 120K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 250K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 500K；40-pF负载 –25 – +35 % R = 1M；40-pF负载 –25 – +35 % – 1.1 2 最小值 典型 值 最大值 R = 20K；40-pF负载 1000 – – kHz R = 120K；40-pF负载 230 – – kHz R = 1M；40-pF负载 23 – – kHz 静态电流 单位 mV mA 交流电规范 参数 BW 说明 输入带宽（–3 dB） 条件 单位 组件更改 本节列出了各版本的主要组件更改内容。 版本 2.0 更改内容 更改原因/影响 已添加变量Vdda的支持。 文档编号：001-88701 修订版** 页 11/13 ® PSoC Creator™组件数据手册 互阻放大器（TIA） 版本 更改内容 更改原因/影响 已添加MISRA合规性章节。 此组件没有任何特定偏差。 1.91 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。 1.90 添加了PSoC 5LP支持。 向.cyre文件中包括的所有API添加了 CYREENTRANT关键词。 并非所有API都是真正可重入的。组件API源文件中的 注释指出了适用的函数。 对于采用了安全方式并且是不可重入的函数，则需要 需要该项变更，以消除编译器警告：通过标志或关键 节防止并发调用。 更新了直流和交流电气特性。 更新了资源和API存储器使用章节。 1.80 修改源文件使得当VDDA低于2.7 V时可启用电荷 泵。 电荷泵应在电压低于2.7 V的情况下启用 将PSoC 5的直流和交流电气特性添加到数据手 册 1.70 针对PSoC 5进行修改的TIA_Stop() API 为防止在PSoC 5上停止组件时影响无关模拟信号所必 需的更改。 添加调试窗口支持 1.60 针对寄存器定义添加向后兼容 为了向TIA_1_10提供向后兼容。 更新了Configure对话框。 创建了定制接口。向定制器添加了计算得出的带宽， 以支持带宽显示。 删除了Min-vdda参数 无需最小Vdda的参数。组件会自动识别电压设置，并 相应地设置模块内部的开关泵。 更新了TIA组件符号 更新TIA组件符号以反映电阻反馈、电容反馈和 Fcorner值。 向数据手册添加了特性数据。 对数据手册进行了少量编辑和更新 1.50 页 12/13 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。 TIA参数下拉值按升序进行了重新排列。 TIA参数下拉值并非按升序排列。80k欧姆调到 1000k 欧姆之后。相应地对值进行了重新排列。 将负号更改为与“+”字符中的横线等长。 更新了负号以达到行业标准。 文档编号：001-88701 修订版** ® PSoC Creator™组件数据手册 版本 互阻放大器（TIA） 更改内容 更改原因/影响 更新了条件语句以正确启用PSoC 3量产版芯片 未正确启用电荷泵时钟，因此SC模块不工作。 和PSoC 5 ES2芯片或更新版本的电荷泵时钟。 ©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。也不会以明示 或暗示的方式授予任何专利许可或其他权利。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。 文档编号：001-88701 修订版** 页 13/13