Component - TIA V2.0 - Chinese

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)
®
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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。
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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。
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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
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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
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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。
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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
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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。
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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
2RFB 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。
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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
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说明
输入带宽(–3 dB)
条件
单位
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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。
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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
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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。
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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。
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