Component - Operational Amplifier (Opamp) V1.90 Datasheet (Chinese).pdf

®
PSoC Creator™ Component Datasheet
运算放大器(Opamp)
1.90
性能
 跟随器或 Opamp 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。
输入/输出连接
本节介绍 Opamp 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。
同相 — 模拟
当 Opamp 配置为跟随器时,此 I/O 为电压输入。如果 Opamp 配置为运算放大器,此 I/O 就充当
标准运算放大器同相输入。
赛普拉斯半导体公司• 198 Champion Court • San Jose,CA 95134-1709 • 408-943-2600
Document Number: 001-88776 Rev. *A
修订时间 October 22, 2013
Operational Amplifier (Opamp)
®
PSoC Creator™ Component Datasheet
反相 — 模拟*
当 Opamp 组件配置为运算放大器模式,此 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。
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
组件参数
将运算放大器组件拖入设计中,双击该组件,打开 Configure(配置)对话框。
运算放大器具有下列参数:
Mode(模式)
该参数使用户能够在两种配置中进行选择:OpAmp 和 Follower。Opamp 是默认配置。在此模式
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,以创建电压跟随器。
图 1.配置选项
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Operational Amplifier (Opamp)
Power(功耗)
Opamp 的工作电流范围非常宽广。工作电流越高,Opamp 带宽便越大。用户可通过 Power 参数
选择功耗水平:

在 High Power(高功耗)和 Med Power(中等功耗)模式下,输出为 AB 级,以直接驱动高
输出电流。


在 Low Power(低功耗)模式下,输出为 A 级,电流驱动有限。
在 Low Power Over Compensated(低功耗过度补偿)(LPOC)模式下,输出为 A 级。
对于 PSoC 3 Production 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。
使用中等功耗或高功耗设置可使 TIA 的带宽更大。在这种情况下,按照常规的注意程度处理电
容性负载源的补偿。
注意:以上对 LPOC 模式的说明仅对 PSoC 3 Production 芯片有效。
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器件,请参考器件数据手册。
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。
图 2 显示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。
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
图 2. 示例放置
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。下面的表格列出并说明了每
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“Opamp_1”分配给指定设计中组件的第一个实例。您可
以将其重命名为遵循标识符语法规则的任何唯一值。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。出于可读性考虑,下表中使用的实例名称为“Opamp”。
函数
说明
Opamp_Start()
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。
Opamp_Stop()
禁用运算放大器(断电)。
Opamp_SetPower()
设置功耗水平。
Opamp_Sleep()
停止并保存用户配置。
Opamp_Wakeup()
恢复并启用用户配置。
Opamp_Init()
初始化或恢复默认运算放大器配置。
Opamp_Enable()
启用运算放大器。
Opamp_SaveConfig()
空函数。预留将来使用。
Opamp_RestoreConfig()
空函数。预留将来使用。
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (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
其他影响:
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
其他影响:
无
void Opamp_SetPower(uint8 power)
说明:
设置功耗水平。
参数:
uint8 power:将功耗水平设置为四种设置之一:LPOC、低、中等或高。
功耗设置
Opamp_LPOCPOWER
最低功耗,补偿TIA
Opamp_LOWPOWER
最低功耗,减小带宽
Opamp_MEDPOWER
中带宽
Opamp_HIGHPOWER
最大带宽
返回值:
无
其他影响:
无
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注释
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
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 Opamp_Wakeup(void)
说明:
该函数是将组件恢复到调用Opam_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:
如果调用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_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
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 Opamp_Enable(void)
说明:
激活硬件并开始执行组件操作。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。
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Operational Amplifier (Opamp)
®
PSoC Creator™ Component Datasheet
void Opamp_SaveConfig(void)
说明:
空函数。预留将来使用。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
void Opamp_RestoreConfig(void)
说明:
空函数。预留将来使用。
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”章节中介绍项目偏
差以及有关 MISRA 合规性验证环境的信息。
Opamp 组件没有任何特定偏差。
固件源代码示例
PSoC Creator 在“Find Example Project”对话框中提供了包括原理图和代码示例的许多示例项
目。要查看特定组件实例,请打开“Component Catalog”中的对话框或者原理图中的组件样例。
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》部分中主题为“Find Example Project”(查找样
例项目)的内容。
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
资源
运算放大器组件在每个实例中使用一个运算放大器的固定模块。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。
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不同,组件的存储器大小也不一样。
下表提供了组件配置中所有 API 占用的存储器大小。
通过使用“释放”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
PSoC 5LP(GCC)
闪存
SRAM
闪存
SRAM
字节
字节
字节
字节
130
2
198
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。
直流电特性
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
[1]
VSSA
–
VDDA
V
温度 = -40 °C至+70 °C
–
0.5
2
mV
输入偏移电压温度漂移
功耗模式 = 高
–
±12
±30
µV/°C
Avol
开环增益
功耗模式 = 高
90
–
–
dB
Ge1
增益误差,单位增益缓
冲区模式
RLOAD = 1 k
_
_
±0.1
%
VI
输入电压范围
VIOFF
输入偏移电压
TCVos
1. 所提供的触摸屏系统性能。除非另有说明,这些值分别采用:TA = 25 °C,VDDA = 5.0 V,功耗为高,参考模拟接地
输出,VSSA。
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
[1]
RIN
输入电阻
正增益,同相输入
–
–
–
M
CIN
输入电容
从引脚路由
–
–
18
pF
VO
输出电压范围
1 mA,源电流或灌电流,功耗模
式=高
VSSA +
0.05
_
VDDA –
0.05
V
100 K至VDDA/2,G = 1
–
–
VSSA + 500 mV VOUT  VDDA –
500 mV, VDDA > 2.7 V
25
_
_
mA
VSSA + 500 mV  Vout  VDDA –
500 mV, 1.7 V = VDDA  2.7 V
16
_
_
mA
功耗模式 = 最低
–
200
270
µA
功耗模式 = 低
–
250
400
µA
功耗模式 = 中
–
330
950
µA
功耗模式 = 高
–
1000
2500
µA
80
–
–
dB
VDDA ≥ 2.7 V
85
–
–
dB
VDDA ≤ 2.7 V
70
–
–
输出电流,源电流或灌
电流
IOUT
静态电流
IDD
CMRR
共模抑制比
PSRR
电源抑制比
V
图形
柱状图输入偏移电压
T = 25 °C,VDDA = 5.0 V
运算放大器工作电流与VDDA和功耗模式
600
No. of Opamps
500
400
300
200
100
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
0
mV
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
工作电流与温度,VDD = 5.0 V
工作电流与电压T = 25 °C
1200
1200
1000
uA
800
1000
High
High
uA
800
600
600
Medium
400
Medium
400
200
Low , LPOC
0
-60
-40
-20
0
20
40
Temp degC
60
80
200
100
120
0
0
输出电压与负载电流,
VDDA = 1.71 V,功耗模式 = 高
V
0.4
SINK
-40
30
100
-40
30
100
0
-0.2
SOURCE
Diff from Vdda
-0.4
Diff from Vdda, Vss
V
Diff from Vdda,Vss
2 Vdda 3 V
4
5
6
0.6
0.2
0.4
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
输出电压与负载电流,
VDDA = 2.7 V,功耗模式 = 中等
5
10
15
I Load mA
20
25
30
输出电压与负载电流,
VDDA = 5.0 V,功耗模式 = 中等
0.2
0.2
SINK
0.1
V
0.1
0
-0.1
-0.2
SINK
0
-0.1
SOURCE
Diff from Vdda
Diff from Vdda, Vss
V
1
输出电压与负载电流,
VDDA = 5.0 V,功耗模式 = 高
0.6
Diff from Vdda, Vss
Low , LPOC
-40
30
100
-40
30
100
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
SOURCE
Diff from Vdda
-0.2
-0.3
-40C
30C
100C
-40C
30C
100C
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.8
0
0.5
1
I Load mA
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1.5
2
0
0.5
1
I Load mA
1.5
2
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
输出电压与负载电流,
VDDA = 2.7 V,功耗模式 = 低
输出电压与负载电流,
VDDA = 5.0 V,功耗模式 = 低
0.4
-40
30
100
-40
30
100
Diff from Vdda, Vss
0.2
0.1
SINK
0.2
0
-0.1
-0.2
SOURCE
Diff from Vdda
0.1
SINK
0.0
-0.1
-0.2
SOURCE
Diff from Vdda
-0.3
-0.3
-0.4
0.00
-40
30
100
-40
30
100
0.3
V
0.3
Diff from Vdda, Vss
V
0.4
0.05
0.10
I Load
0.15
-0.4
0.00
0.05
mA
0.10
I Load
0.15
mA
输入偏移电压与温度,
功耗模式 = 高,VDDA = 5.0 V
交流特性
参数
增益带宽
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说明
增益带宽积
条件
最小值
典型值
最大
值
单位
功耗模式 = 最低,100 mV峰至峰,
15 pF负载
1
5.4
_
MHz
功耗模式 = 低,100 mV峰至峰,15
pF负载
2
5.1
_
MHz
功耗模式 = 中,100 mV峰至峰,15
pF负载
1
3.5
_
MHz
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®
PSoC Creator™ Component Datasheet
参数
Operational Amplifier (Opamp)
说明
条件
最小值
典型值
最大
值
单位
3
8
_
MHz
功耗模式 = 低,15 pF负载
1.1
2.4
–
V/µs
功耗模式 = 中,15 pF负载
0.9
1.4
–
V/µs
功耗模式 = 高,200 pF负载
3
4.3
–
V/µs
功耗模式 = 高,VDDA = 5 V,100
kHz
_
45
_
nV/sqrtHz
功耗模式 = 高,100 mV峰至峰,
200 pF负载
斜率
SR
输入噪声密度
en
图形
输入电压噪声密度
T = 25 °C,VDDA = 5.0 V,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 1.71 V 到 5.5 V。
直流电特性
参数
说明
VI
输入电压范围
VOS
输入偏移电压
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条件
最小值
典型值
最大值
单位
VSSA
–
VDDA
V
工作温度 > 70 °C
–
–
3
mV
工作温度范围为-40 °C至70 °C
–
–
2
mV
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PSoC Creator™ Component Datasheet
Operational Amplifier (Opamp)
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
–
±12
±30
µV/°C
TCVos
输入偏移电压温度漂移
Ge1
增益误差,单位增益缓
冲区模式
RLOAD = 1 k
_
_
±0.1
%
CIN
输入电容
从引脚路由
–
–
18
pF
VO
输出电压范围
1 mA,源电流或灌电流
VSSA +
0.05
_
VDDA –
0.05
V
IOUT
输出电流,源电流或灌
电流
VSSA + 500 mV Vout  VDDA –
500 mV
10
_
_
mA
IDD
静态电流
VSSA + 50 mV VOUT  VDDA –
500 mV
_
1
2.5
mA
CMRR
共模抑制比
80
–
–
dB
PSRR
电源抑制比
75
_
_
dB
最小值
典型值
最大
值
单位
交流特性
参数
说明
条件
增益带宽
增益带宽积
200 pF负载
3
–
–
MHz
SR
斜率
200 pF负载
3
–
–
V/µs
en
输入噪声密度
VDDA = 5 V,100 kHz
_
45
_
nV/sqrtHz
组件更改
本节列出了各版本的主要组件更改内容。
版本
更改说明
更改原因/影响
1.90.a
清除数据手册中有关PSoC 5的参
考内容。
PSoC 5被替代为PSoC 5LP。
1.90
已添加MISRA合规性章节。
此组件没有任何特定偏差。
1.80
添加了PSoC 5LP支持。
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PSoC Creator™ Component Datasheet
版本
Operational Amplifier (Opamp)
更改说明
向.cyre文件中包括的所有API添加
了CYREENTRANT关键词。
更改原因/影响
并非所有API都是真正可重入的函数。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,则需要该项变更,这
样可以消除编译器警告:通过标志或关键节防止并发调用。
数据手册更新了x和y轴标签上的输
入偏移电压与温度的值。
需要将标签添加到轴上。
对数据手册进行了少量编辑。
提高可读性。
1.70.a
已添加PSoC 5直流和交流特性
1.70
已针对PSoC 3 Production移除了
低功耗模式DRC错误
PSoC 3 Production中支持低功耗模式
已实施DRC错误,使PSoC5仅可使 PSoC 5中仅支持高功耗模式
用高功耗模式
已编辑Opamp_SetPower() API,
使PSoC 5仅可使用高功耗模式
1.60
已添加调试窗口支持
已添加新功能
添加了GUI配置编辑器
为便于使用,添加了GUI ,以设置下拉菜单中的两个参数
向数据手册中添加了特性数据
进行了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
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。
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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。
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、
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Document Number: 001-88776 Rev. *A
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