Component - PSoC 4 Opamp V1.10 - Chinese

PSoC® Creator™组件数据手册
PSoC 4 运算放大器(Opamp)
1.10
特性





可配置为跟随器或通用运算放大器
轨至轨输入和输出
运放输出端通过低阻抗链路与特定引脚直接相连
1 mA 或 10 mA 驱动输出电流
通过内部连接实现跟随器
概述
Opamp 组件可作为现成运算放大器使用。其输出与特定 GPIO 引脚直接相连以提供低输出阻抗。
该组件可以提供两种输出模式(Internal only(内部)和 Output to pin(输出到引脚))来分别驱
动内部或外部信号。其中,“输出到引脚”可同时驱动内部(SAR 组件)和外部信号。用户也可
以控制不同的功耗等级,这些功耗等级提供了功耗和带宽间的权衡。
对于 PSoC 4200 BLE 器件,比较器可以在深度睡眠模式下运行。
注意:需要外部电阻网络实现放大增益。
何时使用 Opamp 组件
以下列表是 Opamp 组件的常规应用:




SAR ADC 输入增益放大器
SAR ADC 高阻抗缓冲器
通用信号放大器
有源滤波器
赛普拉斯半导体公司• 198 Champion Court • San Jose,CA 95134-1709 • 408-943-2600
文档编号:001-95954 版本**
修订日期 January 16, 2015
PSoC 4 运算放大器(Opamp)
PSoC® Creator™组件数据手册
输入/输出接口
本节介绍 Opamp 组件的各种输入和输出接口。
正输入 — 模拟输入
当 Opamp 组件被配置为跟随器模式时,该 I/O 为电压输入。如果 Opamp 组件被配置为运算放大
器模式,则该 I/O 就作为标准运算放大器同相输入。
负输入 — 模拟输入
将 Opamp 组件配置为运算放大器模式时,该 I/O 为常规的反相输入。将 Opamp 组件配置为跟随
器模式时,该 I/O 硬连接至输出,且 I/O 不可用。
Vout — 模拟输出
输出可直接连接至引脚和/或通过篇日志输出参数将输出路由到内部负载。驱动强度可选择 Output
to pin(输出到引脚)或 Internal only(内部)。连接至引脚需要设置为“输出到引脚”。内部连
接则可以设置为“内部”或“输出到引脚”,但通常应配置为“内部”。
组件参数
将 Opamp 组件拖放到您的设计上,并双击它以打开 Configure(配置)对话框。
Opamp 组件提供以下参数:
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PSoC 4 运算放大器(Opamp)
模式
用户可通过配置该参数来选择组件工作模式:运算放大器(Opamp)和跟随器(Follower)。运
算放大器(Opamp) 模式是默认配置。在该模式下,三个终端都可用于连接。在跟随器模式下,
反相输入端内部连接至输出端,以创建电压跟随器。
功耗/带宽
Opamp 组件可在多种工作电流范围下进行工作。工作电流越高,带宽越大。功耗/带宽参数允许用
户选择功耗等级:High(高功耗)、Medium(中等功耗)和 Low(低功耗)。
输出
该参数选择了一个输出模式:Internal only(内部) — 内部连接或 Output to pin(输出到引脚)
— 连接到引脚(外部)。
补偿
运算放大器提供三种补偿设置:Low(低)、Med(中)和 High(高)。当运算放大器环路增益
降低时,可通过降低补偿来增加带宽。
深度睡眠操作
该参数仅适用于 PSoC 4200 BLE 器件。它能够使组件在深度睡眠模式下运行。如果该选项被使
能,那么“DSOp”标签会显示在符号下方。
注意:只有专用引脚才能用于深度睡眠模式下执行的操作。
注意:对于深度睡眠模式下执行的正确操作,VDDA 必须大于 2.5 V。升压泵不会工作于深度睡眠模
式。
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应用编程接口(API)
通过应用编程接口(API)函数,您可以使用软件对组件进行配置。下表列出每个函数的接口,并
对其进行说明。以下各节将对每个函数进行更加详细的介绍。
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
以将其重新命名为遵循标识符语法规则的任何唯一值。实例名称会成为与该组件相关的每个全局
函数名称、变量和常量符号的前缀。为便于阅读,下表中使用的实例名称为“Opamp”。
函数
函数
说明
Opamp_Start()
对组件执行所有必需的初始化,并给模块上电。
Opamp_Stop()
关闭Opamp模块电源。
Opamp_Init()
根据自定义程序“Configure”对话框设置,初始化或恢复组件。
Opamp_Enable()
激活硬件,并开始执行组件操作。
Opamp_SetPower()
将驱动功耗设置为以下三种之一:LOW_POWER、MED_POWER、
HIGH_POWER。
Opamp_PumpControl()
打开或关闭升压泵。
Opamp_Sleep()
这是让组件进入睡眠的首选API。
Opamp_Wakeup()
该API是将组件恢复到调用Opamp_Sleep()时状态的首选API函数。
void Opamp_Start(void)
说明:
对组件执行所有必需的初始化,并给模块上电。第一次执行函数时,将会设置功耗水平、模式
和输出模式。在调用Stop()后重启Opamp会保留当前组件的参数设置。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
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void Opamp_Stop(void)
说明:
关闭Opamp组件。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
不影响Opamp工作模式或功耗设置
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Init(),因为Start() API
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”(配置)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Enable(),因为Start() API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
void Opamp_SetPower(uint32 power)
说明:
将opamp设置为三个功耗等级中的一个。
参数:
(uint32) power:功耗等级。请参见以下表格。
参数值
返回值:
说明
Opamp_LOW_POWER
最低的工作功耗。
Opamp_MED_POWER
中等功耗。
Opamp_HIGH_POWER
最大的工作功耗。
无
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void Opamp_PumpControl(uint32 onOff)
说明:
用户使用它可打开或关闭Opamp的升压泵。默认情况下,Opamp_Start()函数会打开泵,使用
该命令可以将其关闭。当供电电压小于2.7 V时,请打开升压泵;供电电压大于4 V时,请关闭
它。
参数:
(uint32) onOff:控制泵。请参见以下表格。
参数值
说明
Opamp_PUMP_OFF
关闭升压
Opamp_PUMP_ON
打开升压
返回值:
无
其他影响:
关闭升压将会降低Opamp输入范围1.8 V或(Vssa到(Vdda – 1.8 V))。
void Opamp_Sleep(void)
说明:
这是让组件准备进入睡眠状态的首选API。Sleep() API保存当前组件的状态。在调用
CySysPmDeepSleep()或CySysPmHibernate()函数前调用Sleep()函数。“深度睡眠操作”选
项影响到该函数的实现。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
无
void Opamp_Wakeup(void)
说明:
这是将组件恢复到调用Sleep()时状态的首先函数。如果组件在调用Sleep()函数前已使能,则
Wakeup()函数还将重新使能组件。“深度睡眠操作”选项影响到该函数的实现情况。
参数:
无
返回值:
无
其他影响:
如果调用了Wakeup()函数,并非先调用Sleep()函数,会导致意外行为。
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示例固件源代码
在“Find Example Project”对话框中,PSoC Creator 提供了大量的示例项目,包括原理图和示
例代码。要获取组件特定的示例,请打开器件目录中的对话框或原理图中的器件实例。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”的部分。
MISRA 合规性
本节介绍了MISRA-C:2004合规性和本器件的偏差情况。定义了下面两种类型的偏差:


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
本节提供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。
Opamp 组件具有以下特定偏差:
MISRA-C:
2004规则
规则类别
(必须(R)/建议(A))
19.7
A
规则说明
偏差说明
函数优先于类似函数的宏使用。 因为使用函数宏以实现更高的代码
效率而导致了偏差。
API 储存器使用情况
根据编译器、器件、所使用的 API 数量以及组件的配置不同,组件对存储资源的占用也不一样。
下表提供了在某种器件配置中所有 API 占用存储器的大小。
下表中的存储器大小是在将相应编译器设置为 Release(发布)模式并且优化选项为 Size 的情况
下测得的。有关特定的设计,可分析编译器生成的映射文件以确定存储器使用情况。
PSoC 4 (GCC)
配置
闪存(字节)
SRAM(字节)
禁用
240
9
使能
188
8
深度睡眠操作
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PSoC 4 运算放大器(Opamp)
功能说明
该组件为一个基本运算放大器。可以配置功耗、输出强度,并将 Opamp 与其他组件互联。运算放
大器的三个端口分别低阻连接到选择的引脚,该连接方式可以提供优化性能。
补偿选项的使用
补偿选项有以下几种建议设置:
负载电容
环路增益
小于50 pF
50 pF ~ 125 pF
1-6
中
高
7或以上
低
中
这些设置适用于“输出到引脚”设置,该设置能够驱动引脚。125 pF 为该输出地最大负载电容。
框图和配置
组件使用 cy_psoc4_abuf 基元。
放置
每个 Opamp 直接连接至特定的 GPIO,同时连接至内部结构。如果需要输出端直接输出至特定
GPIO,请将其连接到特定的引脚。有关用于特定引脚连接的器件信息,请参考器件数据手册。
寄存器
有关这些寄存器的更多信息,请参考该芯片的技术参考手册(TRM)。
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组件调试窗口
通过 PSoC Creator,您可以查看设计中有关各组件的调试信息。每个组件窗口中列出了实例的存
储器和寄存器。有关硬件寄存器的详细说明,请参考相应的器件技术参考手册。有关该组件所使
用的 UDB 寄存器的详细说明,请参考本数据手册中介绍寄存器的内容。
要想打开 Component Debug(组件调试)窗口,请进行下述操作:
1. 请确保调试器处于运行模式或中断模式。
2. 从 Debug 菜单中依次选择 Windows > Components…。
3. 在 Component Window Selector 对话框中,选择需要查看的组件实例,并点击 OK。
已选的 Component Debug 窗口将显示在调试器框架内。更多有关信息,请参考《PSoC Creator
帮助》中标题为“组件调试窗口”的内容。
资源
在 PSoC 4 中,运算放大器使用一个 Opamp( CTBm)模块实现,无需其他资源。
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,TJ ≤ 100 °C 且电压范围为
1.71 V 到 5.5 V。
直流规范
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
IDD
Opamp模块电流。无负载。
–
–
–
–
IDD_HI
功耗 = 高
–
1000
1300
µA
IDD_MED
功耗 = 中
–
320
500
µA
IDD_LOW
功耗 = 低
–
250
350
µA
IDD
Opamp模块电流。VDD = 1.8 V。
PSoC 4200
BLE系列
–
–
–
–
无负载。
IDD_HI
功耗 = 高
PSoC 4200
BLE系列
–
1000
1300
µA
IDD_MED
功耗 = 中
PSoC 4200
BLE系列
–
500
–
µA
IDD_LOW
功耗 = 低
PSoC 4200
BLE系列
–
250
350
µA
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PSoC 4 运算放大器(Opamp)
参数
说明
条件
2.7 V, 轨道的电压500 mV
最小值
典型值
最大值
单位
–
–
–
–
IOUT_MAX
VDDA
IOUT_MAX_HI
功耗 = 高
10
–
–
mA
IOUT_MAX_MID
功耗 = 中
10
–
–
mA
IOUT_MAX_LO
功耗 = 低
–
5
–
mA
IOUT
VDDA = 1.71 V,轨道的电压500 mV
–
–
–
–
IOUT_MAX_HI
功耗 = 高
4
–
–
mA
IOUT_MAX_MID
功耗 = 中
4
–
–
mA
IOUT_MAX_LO
功耗 = 低
–
2
–
mA
VIN
电荷泵打开,VDDA
2.7 V
–0.05
–
VDDA – 0.2
V
VCM
电荷泵打开,VDDA
2.7 V
–0.05
–
VDDA – 0.2
V
VOUT
VDDA
VOUT_1
功耗 = 高,ILOAD=10 mA
0.5
–
VDDA – 0.5
V
VOUT_2
功耗 = 高,ILOAD=1 mA
0.2
–
VDDA – 0.2
V
VOUT_3
功耗 = 中,ILOAD=1 mA
0.2
–
VDDA – 0.2
V
VOUT_4
功耗 = 低,ILOAD=0.1 mA
0.2
–
VDDA – 0.2
V
VOS_TR
偏移电压,校准后
高功耗模式
1
±0.5
1
mV
VOS_TR
偏移电压,校准后
中等功耗模式
–
±1
–
mV
VOS_TR
偏移电压,校准后
低功耗模式
–
±2
–
mV
VOS_DR_TR
偏移电压漂移,校准后
高功耗模式
–10
±3
10
µV/C
VOS_DR_TR
偏移电压漂移,校准后
中等功耗模式
–
±10
–
µV/C
VOS_DR_TR
偏移电压漂移,校准后
低功耗模式
–
±10
–
µV/C
CMRR
DC
VDDD = 3.6 V
70
80
–
dB
CMRR
DC(针对PSoC 4200 BLE系列)
VDDD = 3.6 V
,高功耗模式
65
70
–
dB
PSRR
工作频率为1 kHz,纹波电压 = 100 mV
VDDD = 3.6 V
70
85
–
dB
2.7 V
交流规范
参数
说明
条件
最小值
典型值
最大值
单位
GBW
负载 = 20 pF,0.1 mA。VDDA = 2.7 V
–
–
–
–
GBW_HI
功耗 = 高
6
–
–
MHz
GBW_MED
功耗 = 中
4
–
–
MHz
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参数
PSoC 4 运算放大器(Opamp)
说明
GBW_LO
功耗 = 低
GBW_LO
功耗 = 低
条件
PSoC 4200 BLE系列
噪声
最小值
典型值
最大值
单位
2
–
–
MHz
–
1
–
MHz
–
–
–
–
VN1
参考输入,1 Hz - 1GHz,功耗 = 高
–
94
–
µVrms
VN2
参考输入,1 kHz,功耗 = 高
–
72
–
nV/rtHz
VN3
参考输入,10 kHz,功耗 = 高
–
28
–
nV/rtHz
VN4
参考输入,100 kHz,功耗 = 高
–
15
–
nV/rtHz
CLOAD
稳定输出模式下的最大负载。性能输出模
式为50 pF。
–
–
125
pF
Slew_rate
Cload = 50 pF,功耗 = 高,
6
–
–
V/µsec
–
300
–
µSec
VDDA
T_op_wake
2.7 V
从禁用到启用的时间,无外部RC电路。
深度睡眠模式(仅适用于PSoC 4200 BLE系列;VDDA > 2.5 V 时才会得到保证)
GBW_DS
增益带宽积
–
50
–
kHz
IDD_DS
电流
–
15
–
μA
Vos_DS
偏移电压
–
5
–
mV
Vos_dr_DS
偏移电压漂移
–
20
–
μV/°C
Vout_DS
输出电压
0.2
–
VDD – 0.2
V
Vcm_DS
共模电压
0.2
–
VDD – 1.8
V
组件更改
本节列出了该组件各版本中的主要更改内容。
版本
更改内容
更改原因/影响
1.10.b
编辑了数据手册。
为PSoC 4200 BLE器件添加了CMRR参数值。
1.10.a
编辑了数据手册。
添加了深度睡眠模式下的正确操作信息:VDDA必
须大于2.5 V。
1.10
添加了深度睡眠模式的参数,以便控制深度睡眠模式
下组件的可用性。
更新对PSoC 4200 BLE器件的支持。
更新了API存储器使用和MISRA合规性章节。
删除了SaveConfig()和RestoreConfig() API的参考,
因为它们都是空的。
文档编号:001-95954 版本**
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PSoC 4 运算放大器(Opamp)
PSoC® Creator™组件数据手册
将输出模式参数从“1 mA”和“10 mA”分别更改为
“内部”和“输出到引脚”。
1.0.a
更新了数据手册。
1.0
第一版
更正了器件规范,使之符合器件数据手册的要
求。
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