仪表放大器数据手册 INSAMPV 2.2 001-66611 Rev. ** Instrumentation Amplifier Copyright © 2002-2011 Cypress Semiconductor Corporation. All Rights Reserved. PSoC® 模块 资源 数字 API 内存 （字节） 模拟 CT 模拟 SC 闪存 RAM 引脚 （根据外 部 I/O） CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 2 运算放大器 0 2 0 57 0 1 3 运算放大器 0 2 1 113 0 1 0 2 0 57 0 1 CY8C26/25xxx 2 运算放大器 功能和概述 2 运算放大器拓扑结构中用户可编程增益范围为从 2 至 16 3 运算放大器拓扑结构 （仅限 CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列）中用户可编程增益高达 93 高阻抗差分输入 单端输出 2 运算放大器拓扑结构中参考电压可选择 INSAMP 用户模块提供了一种标准的 2 运算放大器仪表放大器电路拓扑结构，并为 CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件提供了标准 3 运算放大器 拓扑结构。 此放大器具有高输入阻抗、良好的共模信号抑制能力和较宽的带宽。 Figure 1. 仪表放大器框图 Cypress Semiconductor Corporation Document Number: 001-66611 Rev. ** • 198 Champion Court • San Jose, CA 95134-1709 • 408-943-2600 Revised January 17, 2011 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 功能说明 2 运算放大器拓扑结构 INSAMP 用户模块的 2 运算放大器拓扑结构映射到一对模拟连续时间 (CT) PSoC 模块。 此用户模块能够将 外部施加的差分信号转换为单端信号，并以选定的内部模拟接地电压为参考电压。 该模块的输入连接到输 入复用器。 增益、输出参考电压和模拟输出总线连接均在器件编辑器中进行设置。 Figure 2. 2 运算放大器仪表放大器简化示意图 仪表放大器的增益由两个模拟 CT PSoC 模块中任何一个的电阻阵列中的可编程抽头的设置确定。 连接至反相输入的 INV 模块的输出具有以下传输函数。 Equation 1 模块 NON_INV 对 INV 的输出进行反相并减去该输出，得到以下传输函数。 Equation 2 这样，INSAMP 用户模块的传输函数如下所示。 Equation 3 用户在 PSoC Designer 的全局资源部分中选择模拟接地电压。 其中包括以下选项：源自内部带隙参考电压 (2*VBandGap) 的固定值、与供电电压 (Vdd/2) 成比例的值以及来自 CY8C26xxx 中的端口 2[4] 的外部输 入。 在 CY8C27xxx 中，还提供了其他模拟接地选项： VBandGap 和 3.2*VBandGap ；前者允许连接至固定量程 模数转换器以在 3.3V 下工作，后者允许连接至固定量程模数转换器以在 5.0V 下作。 模拟接地和增益值 的选项决定了每个模块的可用输入和输出范围。 相对于低用户模块增益来说，模块 INV 具有较高的增益。 这样可以对允许的输入范围加以最小的限制。 在技术规范一节中将以图形形式对此进行说明。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 2 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 3 运算放大器拓扑结构 3 运算放大器 INSAMP 采用两个连续时间 PSoC 模块 （称为 INV 和 NON_INV）来构建一个具有差分输入和 差分输出的放大器。 这两个模块具有相同的增益，并且其底部电阻复用器连接在一起。 差分放大器的输出 由开关电容模块 （称为 CONVERT）转换为以模拟接地电压为参考电压的单端电压。 除了其输入动态范围宽广之外，此输入拓扑结构还以出色的共模抑制能力而著称。 Figure 3. 3 运算放大器仪表放大器简化示意图 INV 模块和 NON_INV 模块的传输函数分别如下所示。 Equation 4 Equation 5 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 3 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 输入放大器具有单位共模增益。 与仪表放大器的 2 运算放大器版本相比，这在输入共模范围方面具有明 显优势。 最大差分输入范围受输入运算放大器的输出摆幅和放大器的增益的限制。 增加共模电压或增益会 减少允许的输入信号电平，如下图所示： Figure 4. 最大输入电平与增益 输入增益限制以模拟接地电压为中心对称分布，因此比 Vss 高 0.5V 的输入共模电压与比 Vcc 低 0.5V 的输入共模电压具有相同的输入限制。 模块 INV 的输出驱动着 CONVERT 的 B 电容输入；模块 NON_INV 的输出驱动着 CONVERT 的 A 电容输入。 B 电容输入的符号由模块拓扑结构确定为负。 A 电容输入的符号在用户模块固件中设置为正。 A 电容和 B 电容具有相同的值；因此，连续时间模块输出的转换是差分形式的，CONVERT 的输出为 Equation 6 Rb 和 Ra 的可用电阻比将输入级的有用增益范围设置为介于 1.0 和 48.0 之间的值。 开关电容模块中的 转换增益可介于 0.032 和 1.9375（即 1/32 到 31/16）之间。 这就产生了大量有用的介于 1.0 和 93 之 间的增益设置。 差分增益和转换增益由用户在 PSoC Designer 中单独设置为参数，可在运行时通过 SetGain API 函数来进行更改。 直流和交流电气特性 2 运算放大器拓扑结构和 3 运算放大器拓扑结构的电气特性有所不同，它们在 CY8C25/26xxx 和其他 PSoC 器件中也分别具有不同的电气特性。 3 运算放大器拓扑结构 The following values are indicative of expected performance and based on initial characterization data. 除非下表中另行指定，否则 TA = 25C、Vdd = 5.0V、以模拟接地电压为参考的输 出电压 = 2*VBandGap。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 4 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier Table 1. 5.0V 3 运算放大器直流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 增益 G=93.0 时与额定值之间的偏差 1.2 % G=48.0 时与额定值之间的偏差 1.4 % G=2.0 时与额定值之间的偏差 0.2 % G=1.0 时与额定值之间的偏差 0.2 % 3.5 mV 输入 输入偏移电压 输入电压范围 -- Vss 到 Vdd V 漏电流 1 1 -- nA 输入电容 1 3 -- pF 共模抑制比 (CMRR) 60 dB 电源抑制比 (PSRR) 42 dB 输出摆幅 0.05 至 Vdd-0.05 -- V 低功耗 800 μA 中等功耗 3,000 μA 高功耗 11,900 μA 增益 = 48 运行电流 如果运算放大器偏压设置为 低，则工作电流可以减少 50%，但列时钟频率必须降低。 Table 2. 5.0V 3 运算放大器交流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 斜率 （20% 至 80%)2 低功耗 0.5 中等功耗 1.9 V/μsec 增益 = 2.0，输入处 2.0V 步 长 V/μsec 高功耗 6.0 V/μsec 建立时间 2 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 5 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参数 典型值 限制 单位 低功耗 11 μsec 中等功耗 4 μsec 高功耗 3 μsec 条件和注释 以输入为参考 噪声 2 低功耗 625 nV/√Hz 中等功耗 198 nV/√Hz 高功耗 175 nV/√Hz 差分级增益 = 4。 除非在高功 耗条件下，否则运算放大器偏 压均为低。 The following values are indicative of expected performance and based on initial characterization data. 除非下表中另行指定，否则 TA = 25C、Vdd = 3.3V、以模拟接地电压为参考的输 出电压 = Vdd/2。 Table 3. 3.3V 3 运算放大器直流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 增益 G=93.0 时与额定值之间的偏差 1.9 % G=48.0 时与额定值之间的偏差 2.1 % G=2.0 时与额定值之间的偏差 0.1 % G=1.0 时与额定值之间的偏差 0.1 % 3.5 mV 输入 输入偏移电压 输入电压范围 -- Vss 到 Vdd V 漏电流 1 1 -- nA 输入电容 1 3 -- pF 共模抑制比 (CMRR) 51 dB 电源抑制比 (PSRR) 42 dB 输出摆幅 0.05 至 Vdd-0.05 -- V 低功耗 1200 μA 中等功耗 3,400 μA 高功耗 12,000 μA 增益 = 48 运行电流 Document Number: 001-66611 Rev. ** 如果运算放大器偏压设置为 低，则工作电流可以减少 50%，但列时钟频率必须降低。 Page 6 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier Table 4. 3.3V 3 运算放大器交流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 斜率 （20% 至 80%)2 低功耗 0.5 中等功耗 1.8 V/μsec 增益 = 2.0，输入处 2.0V 步 长 V/μsec 高功耗 5.7 V/μsec 低功耗 12 μsec 中等功耗 4 μsec 高功耗 3 μsec 建立时间 2 以输入为参考 噪声 2 低功耗 625 nV/√Hz 中等功耗 198 nV/√Hz 高功耗 175 nV/√Hz 除非在高功耗条件下，否则运 算放大器偏压均为低。 电气特性注释 1. 包括 I/O 引脚。以器件仿真为基础。 2 运算放大器拓扑结构 The following values are indicative of expected performance and based on initial characterization data. 除非下表中另行指定，否则 TA = 25C、Vdd = 5.0V、以模拟接地电压为参考的输 出电压 = 2*VBandGap、运算放大器偏压 = 高、参考功耗 = 高、UM 功耗 = 高、列时钟 = 2MHz （采样时钟 = 500 kHz）。 Table 5. 5.0V 2 运算放大器直流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 增益 G=16.0 时与额定值之间的偏差 2.5 % G=8.0 时与额定值之间的偏差 1.6 % G=4.0 时与额定值之间的偏差 0.4 % G=2.0 时与额定值之间的偏差 0.1 % 输入 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 7 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参数 输入偏移电压 典型值 限制 3.1 输入电压范围 单位 条件和注释 mV -- Vss 到 Vdd V 漏电流 1 1 -- nA 输入电容 1 3 -- pF 输出摆幅 0.05 至 Vdd-0.05 -- V 共模抑制比 (CMRR) 59 dB 电源抑制比 (PSRR) 62 dB 低功耗 284 μA 中等功耗 1080 μA 高功耗 4166 μA 增益 = 2 运行电流 如果运算放大器偏压设置为 低，则工作电流可以减少 50%，但列时钟频率必须降低。 Table 6. 5.0V 2 运算放大器直流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 斜率 （20% 至 80%)2 低功耗 0.5 V/μsec 中等功耗 1.9 V/μsec 高功耗 6.0 V/μsec 低功耗 11 μsec 中等功耗 4 μsec 高功耗 3 μsec 增益 = 2.0，输入处 2.0V 步 长 建立时间 2 以输入为参考 噪声 2 低功耗 354 nV/√Hz 中等功耗 112 nV/√Hz 高功耗 99 nV/√Hz Document Number: 001-66611 Rev. ** 除非在高功耗条件下，否则运 算放大器偏压均为低。 Page 8 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier The following values are indicative of expected performance and based on initial characterization data. 除非下表中另行说明，否则 TA = 25C、Vdd = 3.3V、以模拟接地电压为参考的输 出电压 = Vdd/2、运算放大器偏压 = 高、参考功耗 = 高、UM 功耗 = 高、列时钟 = 2MHz （采样时钟 = 500 kHz）。 Table 7. 3.3V 2 运算放大器直流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 增益 G=16.0 时与额定值之间的偏差 3.2 % G=8.0 时与额定值之间的偏差 1.6 % G=4.0 时与额定值之间的偏差 0.6 % G=2.0 时与额定值之间的偏差 0.1 % 3.9 mV 输入 输入偏移电压 输入电压范围 -- Vss 到 Vdd V 漏电流 1 1 -- nA 输入电容 1 3 -- pF 输出摆幅 0.05 至 Vdd-0.05 -- V 共模抑制比 (CMRR) 54 dB 电源抑制比 (PSRR) 42 dB 低功耗 270 μA 中等功耗 1046 μA 高功耗 4934 μA 增益 = 2 运行电流 如果运算放大器偏压设置为 低，则工作电流可以减少 50%，但列时钟频率必须降低。 Table 8. 3.3V 2 运算放大器交流电气特性，CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 斜率 （20% 至 80%)2 低功耗 0.5 中等功耗 1.8 V/μsec 增益 = 2.0，输入处 2.0V 步 长 V/μsec 高功耗 5.7 V/μsec 建立时间 2 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 9 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参数 典型值 限制 单位 低功耗 12 μsec 中等功耗 4 μsec 高功耗 3 μsec 条件和注释 以输入为参考 噪声 2 低功耗 354 nV/√Hz 中等功耗 112 nV/√Hz 高功耗 99 nV/√Hz 除非在高功耗条件下，否则运 算放大器偏压均为低。 电气特性注释 1. 2. 包括 I/O 引脚。 以器件仿真为基础。 2 运算放大器拓扑结构 除非下表中另行说明，否则 TA 许可的所有限值 = 25C、Vdd = 5.0V、以模拟接地电压为参考的输出电压 = 2*VBandGap。 Table 9. 5.0V 2 运算放大器直流电气特性，CY8C26/25xxx 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 增益 G=16.0 时与额定值之间的偏差 2.6 3.8 % G=8.0 时与额定值之间的偏差 1.3 2.1 % G=4.0 时与额定值之间的偏差 0.5 0.9 % G=2.0 时与额定值之间的偏差 0.1 0.4 % 输入偏移电压 14 52 ± mV 输入漏电流 1 3 -- nA 输入电容 1 3 -- pF 最小输入电压 0.42 0.63 V 增益 = 16 最大输入电压 Vdd-0.8 Vdd-1.0 V 增益 = 16 共模抑制比 62 56 dB 增益 = 16 偏移电压 9.0 31 ± mV 电源抑制比 (PSRR) 602 -- dB 以模拟接地电压为参考电压的 输入信号的典型值，增益 = 1.00。 输入 参考输入 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 10 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 输出摆幅 3 至 Vdd Vdd-0.8 Vdd-1.0 V min 至 Vss 0.3 0.5 V max 低功耗 250 -- μA 中等功耗 560 -- μA 高功耗 1560 2000 μA 工作电流 4 Table 10. 5.0V 2 运算放大器交流电气特性，CY8C26/25xxx 系列 PSoC 器件 典型值 5 参数 限值 5 单位 条件和注释 增益带宽积 低功耗 -- 1.7 MHz 中等功耗 -- 4.6 MHz 高功耗 -- 4.6 MHz 低功耗 -- 0.4 V/μsec 中等功耗 -- 0.7 V/μsec 高功耗 -- 2.0 V/μsec 低功耗 -- 2.7 μsec 中等功耗 -- 1.4 μsec 高功耗 -- 0.6 μsec 噪声 （以输入为参考） 22 40 μVrms 斜率 （20% 至 80%） 增益 = -1.00，输入处 2.0V 步长 建立时间 至 0.1%，增益 = -1.00 0 至 10 kHz Table 11. 3.3V 2 运算放大器直流电气特性，CY8C26/25xxx 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 增益 G=16.0 时与额定值之间的偏差 -4.0 -5.3 % G=8.0 时与额定值之间的偏差 -2.0 -3.6 % G=4.0 时与额定值之间的偏差 -0.8 -1.4 % G=2.0 时与额定值之间的偏差 -0.2 1.2 % Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 11 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 输入 输入偏移电压 13 51 mV 输入漏电流 1 2 -- nA 3 -- pF 62 -- dB 至 Vdd Vdd-0.8 Vdd-1.0 V 至 Vss 0.3 0.5 V 低功耗 200 -- μA 中等功耗 500 -- μA 高功耗 1280 1800 μA 输入电容 1 共模抑制比 增益 = 16 输出摆幅 工作电流 Table 12. 3.3V 2 运算放大器交流电气特性，CY8C26/25xxx 系列 PSoC 器件 参数 典型值 限制 单位 条件和注释 斜率 低功耗 -- 0.3 V/μsec 中等功耗 -- 0.3 V/μsec 高功耗 -- 0.3 V/μsec 低功耗 -- 1.7 μsec 中等功耗 -- 0.9 μsec 高功耗 -- 1.6 μsec 噪声 （以输入为参考） 22 40 μVrms 建立时间至 0.01% 0 至 10 kHz 电气特性注释 1. 2. 3. 4. 5. 6. 包括 I/O 引脚。 PSRR （电源抑制比）典型值适用于以模拟接地为参考的输入信号，增益 = 1.00。 PSRR 限值适用于以 Vss 为参考的输入信号，其中的 VAGND 误差与输入偏移电压进行代数相加。 输出摆幅适用于内部信号。 外部输出摆幅 （引脚处）受模拟输出缓冲区的限制。 不包括所有模拟模块共用的参考模块电源，请参见 “ 器件系列数据手册 ”。 交流规范适用于内部信号。 斜率和建立时间 （引脚处）受模拟输出缓存区的限制。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 12 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 对于 3 运算放大器拓扑结构，可以使用一个开关电容模块来提供放大器的转换增益部分。 该开关电容模 块由一个列时钟驱动，该列时钟经过内部四分频，以提供开关电容运行所需的时钟相位。 下图适用于在 5V 下工作的 CY8C29/27/24xxx, CY8C23x33, CY8CLED04/08/16, CY8CLED0xD, CY8CLED0xG, CY8CTST120, CY8CTMG120, CY8CTMA120, CY8C28x45, CY8CPLC20, CY8CLED16P01, CY8C28x43, CY8C28x52 器件。它以列 时钟频率函数的形式显示了各种增益设置的误差百分比。 从该图中可以看出两个重要的性能点。 在 1.2MHz 下，性能出现轻微的变化，而在 2.4MHz 左右，性能出现剧烈的变化。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 13 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 放置 2 运算放大器拓扑结构 NV 和 NON_INV 模块映射到位于列 0 和 1 （或者列 2 和 3，如果适用）的一对连续时间 PSoC 模块。这 些模块可在列对内互换，实现了反相输入和同相输入的灵活端口分配。 3 运算放大器拓扑结构 3 运算放大器电路拓扑结构采用了一对连续时间 PSoC 模块和单开关电容 PSoC 模块。 两个连续时间模块 INV 和 NON_INV 采用与 2 运算放大器拓扑结构相同的方式放置在一对列内。 CONVERT 模块映射到位于这 两个连续时间模块之一正下方的开关电容 PSoC 模块。 内部模块间的连接将任何给定列对内的放置方案的 数量限定为三个。 参数和资源 仪表放大器的反相和同相输入由模拟输入列复用器的输出来驱动。 这些连接是隐含的。 对位于 INV 和 NON_INV PSoC 模块上方的输入复用器的配置工作必须直接在器件编辑器中完成，或者通过 AMUX4 用户模 块的实例来完成。 增益 2 运算放大器拓扑结构所能选择的增益值为 2.00、2.28、2.67、3.20、4.00、5.33、8.00 和 16.00。 差分增益和转换增益 3 运算放大器拓扑结构提供了宽泛得多的选择范围。 总增益是差分增益与转换增益的乘积。 18 种差 分增益设置的范围是 1.0 到 48.0。 这些设置为连续时间参考和反馈电阻提供了对称的设置。 47 种 转换增益设置决定了连续时间模块的输入和反馈电容设置。 这些设置的范围是 0.0313 到 1.938。 因 此，总增益乘积范围是 0.0313 到 93.0。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 14 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参考 2 运算放大器仪表放大器的单端输出以用户选定的值为参考。 此参数不适用于 3 运算放大器拓扑结 构。 包括以下选项。 AGND – 对于增益、比较器、滤波器和模数转换器的附加信号调节的连接，模拟接地是最为有用的。 VSS – 负电源轨。 SC_BLOCK – 相邻开关电容 PSoC 模块的输出。 可用的具体模块会在用户模块放置在器件编辑器中时 显示出来。 请注意，当所用 SC_BLOCK 连接是 DAC 的输出时，此选项可用于为偏移补偿提供可控参 考。 DAC 输出没有采样和保持功能。 使用参考电压由 DAC 驱动的 INSAMP 输出的用户模块应让自己的 采样相位与 DAC 保持同步。 AnalogBus 通过使用模块参数 AnalogBus 的 “ 启用 ” 选项，可以将仪表放大器的输出放置在模拟列输出总线 上。 此通常会将输出布线电容到总线，然后经过关联的模拟输出缓冲区以及缓冲区所连接的引脚， 将输出送出芯片之外。 在某些情况下，总线也可用于将 2 运算放大器输出布线电容至模拟阵列底部 一行。 CommonModeOut 此参数仅适用于 3 运算放大器拓扑结构。 共模节点在其电阻串的 “ 末端 ” 将两个连续时间模块连 接在一起 （请参见图 “3 运算放大器仪表放大器简化原理图 ”）。 源自此节点的共模电压用于许多 应用中，可通过防护线等屏蔽方式提高抗噪能力。 如果将此参数设置为两个 CT PSoC 模块（INV 或 NON_INV）中的任意一个，可将此电压连接至模拟列输出总线及其关联的模拟输出缓冲区。 除了这两 个选项之外，还可以将 CommonModeOut 参数设置为 “ 无 ”。 两个 CT 模块 （INV 或 NON_INV）中的任何一个均布置在开关电容 CONVERT 模块所在的同一模拟列 内。 如果 AnalogBus 参数设置为 “ 启用 ”，请将 CommonModeOut 设置为 “ 无 ”，或将其设置为 CONVERT 模块未共用的列内的模块。 否则，INSAMP 的输出将通过反馈环路连接至共模点，因而输出 行为与预期不符。 应用程序编程接口 应用程序编程接口 (API) 子程序作为用户模块的一部分提供，从而使设计人员能够采用更高级的方式处理 模块。 本节指定每个函数的接口，以及 “ 包含 ” 文件所提供的相关常量。 Note 在这里，如同所有用户模块 API 中的一样，A 和 X 寄存器的值可能通过调用 API 函数发生更 改。 如果在调用后需要 A 和 X 的值，则调用函数负责在调用前保留 A 和 X 的值。 此 “ 寄存器 易失 ” 策略是针对提高效率的目的选择，自 PSoC Designer 1.0 版起已强制使用此策略。 C 编译 器自动遵循此要求。 汇编语言程序员也必须确保其代码遵守这一策略。 虽然一些用户模块 API 函 数可以保留 A 和 X 不变，但是无法保证它们将来也会如此。 INSAMP_Start 说明： 为此用户模块执行所有必需的初始化，并为连续时间 PSoC 模块设置功耗等级。 将驱动仪表放大器输 出。 C 原型： void INSAMP_Start(BYTE bPowerSetting) 汇编程序： mov A, bPowerSetting lcall INSAMP_Start Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 15 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 参数： bPowerSetting： 指定两个模拟 PSoC 模块的功耗等级的一个字节。 在复位和配置后，分配给仪表放 大器的 PSoC 模块将降低功耗运行。 下表给出了在 C 语言程序和汇编语言程序中提供的符号名称及 其相关数值。 符号名称 值 INSAMP_NAME_OFF 0 INSAMP_NAME_LOWPOWER 1 INSAMP_NAME_MEDPOWER 2 INSAMP_NAME_HIGHPOWER 3 返回值： 无 副作用： 此函数可能更改 A 和 X 寄存器。 INSAMP_SetPower 说明： 设置连续时间 PSoC 模块的功耗等级。 可用于关闭和打开模块电源。 C 原型： void INSAMP_SetPower(BYTE bPowerSetting) 汇编程序： mov A, bPowerSetting lcall INSAMP_SetPower 参数： bPowerSetting： 与 Start 函数所采用的 PowerSetting 相同。 返回值： 无 副作用： 此函数可能更改 A 和 X 寄存器。 INSAMP_SetGain 说明： 为连续时间 PSoC 模块设置增益。 此函数仅适用于 2 运算放大器电路拓扑结构。 C 原型： void INSAMP_SetGain(BYTE bGainSetting) 汇编程序： mov A, bGainSetting Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 16 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier lcall INSAMP_SetGain 参数： bGainSetting： 下表给出了在 C 语言程序和汇编语言程序中提供的符号名称及其相关数值。 该值直 接传递给 NON_INV 模块。 INV 模块的该值将在 .asm 子程序中进行计算。 已编程的增益 16.0 使用 的声明名称为 ....G16_0. 符号名称 值 INSAMP_G16_0 00h INSAMP_G8_00 10h INSAMP_G5_33 20h INSAMP_G4_00 30h INSAMP_G3_20 40h INSAMP_G2_67 50h INSAMP_G2_27 60h INSAMP_G2_00 70h 返回值： 无 副作用： 此函数可能更改 A 和 X 寄存器。 INSAMP_Set2StageGain 说明： 设置 3 运算放大器仪表放大器的总增益。 总增益是应用于输入 （差分）和输出 （转换）级的增益设 置的乘积。 这两个级均由此函数设置。 C 原型： void INSAMP_Set2StageGain(BYTE bInGain, BYTE bOutGain); 汇编程序： mov A, IN_GAIN_CONSTANT mov X, OUT_GAIN_CONSTANT lcall INSAMP_Set2StageGain 参数： bInGain (IN_GAIN_CONSTANT)： 指定仪表放大器的差分 （输入）部分的增益。 此部分由两个连续时 间 PSoC 模块 INV 和 NON_INV. 实现。增益常量的符号名称由 C 语言和汇编语言 include 文件定 义，下表列出了这些符号名称。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 17 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 符号名称 增益因数 T 值 INSAMP_INGAIN_48 48 01h INSAMP_INGAIN_24 24 11h INSAMP_INGAIN_16 16 00h INSAMP_INGAIN_8 8 10h INSAMP_INGAIN_5_33 5 1/3 20h INSAMP_INGAIN_4 4 30h INSAMP_INGAIN_3_20 3 1/5 40h INSAMP_INGAIN_2_67 2 2/3 50h INSAMP_INGAIN_2_29 2 2/7 60h INSAMP_INGAIN_2 2 70h INSAMP_INGAIN_1_78 1 7/9 80h INSAMP_INGAIN_1_60 1 6/10 90h INSAMP_INGAIN_1_45 1 5/11 A0h INSAMP_INGAIN_1_33 1 4/12 B0h INSAMP_INGAIN_1_23 1 3/13 C0h INSAMP_INGAIN_1_14 1 2/14 D0h INSAMP_INGAIN_1_07 1 1/15 E0h INSAMP_INGAIN_1 1 F0h bOutGain (OUT_GAIN_CONSTANT)： 指定由开关电容 PSoC 模块实现的仪表放大器的转换（输出）部分 的增益。 符号名称由 C 语言和汇编语言 include 文件提供。 下表给出了这些符号名称的相关值。 符号名称 增益因数 值 符号名称 增益因数 值 INSAMP_OUTGAIN_1_94 1 15 / 16 1.9375 INSAMP_OUTGAIN_0_72 23 0.7188 INSAMP_OUTGAIN_1_88 1 14 / 16 1.8750 INSAMP_OUTGAIN_0_69 22 / INSAMP_OUTGAIN_1_81 1 13 / 16 1.8125 INSAMP_OUTGAIN_0_66 21 / 32 0.6563 INSAMP_OUTGAIN_1_75 1 12 / 16 1.7500 INSAMP_OUTGAIN_0_63 20 / 32 0.6250 Document Number: 001-66611 Rev. ** / 32 32 0.6875 Page 18 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier INSAMP_OUTGAIN_1_69 1 11 / 16 1.6875 INSAMP_OUTGAIN_0_59 19 INSAMP_OUTGAIN_1_63 1 10 / 16 1.6250 INSAMP_OUTGAIN_0_56 18 / INSAMP_OUTGAIN_1_56 1 9 / 16 1.5625 INSAMP_OUTGAIN_0_53 17 / 32 0.5313 INSAMP_OUTGAIN_1_50 1 8 / 16 1.5000 INSAMP_OUTGAIN_0_50 16 / 32 0.5000 INSAMP_OUTGAIN_1_44 1 7 / 16 1.4375 INSAMP_OUTGAIN_0_47 15 / 32 0.4688 INSAMP_OUTGAIN_1_38 1 6 / 16 1.3750 INSAMP_OUTGAIN_0_44 14 / INSAMP_OUTGAIN_1_31 1 5 / 16 1.3125 INSAMP_OUTGAIN_0_41 13 / 32 0.4063 INSAMP_OUTGAIN_1_25 1 4 / 16 1.2500 INSAMP_OUTGAIN_0_38 12 / 32 0.3750 INSAMP_OUTGAIN_1_19 1 3 / 16 1.1875 INSAMP_OUTGAIN_0_34 11 / INSAMP_OUTGAIN_1_13 1 2 / 16 1.1250 INSAMP_OUTGAIN_0_31 10 INSAMP_OUTGAIN_1_06 1 1 / 16 1.0625 INSAMP_OUTGAIN_0_28 9 / 32 0.2813 INSAMP_OUTGAIN_1_00 16 1.0000 INSAMP_OUTGAIN_0_25 8 / 32 0.2500 INSAMP_OUTGAIN_0_97 31 / 0.9688 INSAMP_OUTGAIN_0_22 7/ INSAMP_OUTGAIN_0_94 30 / 32 0.9375 INSAMP_OUTGAIN_0_19 6 / 32 0.1875 INSAMP_OUTGAIN_0_91 29 / 32 0.9063 INSAMP_OUTGAIN_0_16 5 / 32 0.1563 INSAMP_OUTGAIN_0_88 28 / 32 0.8750 INSAMP_OUTGAIN_0_13 4 / 32 0.1250 INSAMP_OUTGAIN_0_84 27 / 0.8438 INSAMP_OUTGAIN_0_09 3/ INSAMP_OUTGAIN_0_81 26 / 32 0.8125 INSAMP_OUTGAIN_0_06 2 / 32 0.0625 INSAMP_OUTGAIN_0_78 25 / 32 0.7813 INSAMP_OUTGAIN_0_03 1 / 32 0.0313 INSAMP_OUTGAIN_0_75 24 / / 16 32 32 32 / 32 32 32 32 / 32 32 32 0.5938 0.5625 0.4375 0.3438 0.3125 0.2188 0.0938 0.7500 返回值： 无 副作用： 此函数可能更改 A 和 X 寄存器。 INSAMP_Stop 说明： 关闭用户模块电源。 将不会驱动输出。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 19 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier C 原型： void INSAMP_Stop(void) 汇编程序： lcall INSAMP_Stop 参数： 无 返回值： 无 副作用： 此函数可能更改 A 和 X 寄存器。 固件源代码示例 仪表放大器 API 的用途并不大。 如果已在配置时建立增益，则只需调用 INSAMP_Start 函数。 如果使用 了动态重新配置，则在每次调用了创建放置 INSAMP 的 “ 外覆层 ” 的 LoadConfiguration 函数后必须调 用 INSAMP_Start。 示例 1: 2 运算放大器拓扑结构 在以下语言代码中，SetGain 函数在运行时建立了一个 3.2 增益。 以后如果不再需要 INSAMP，则停止该 模块可以节省电力，如下所示。 INSAMP_Start(INSAMP_HIGHPOWER); INSAMP_SetGain(INSAMP_G3_20); ... INSAMP_Stop(); 使用汇编语言的同等代码如下所示： mov call mov call ... call A, INSAMP_HIGHPOWER INSAMP_Start A, INSAMP_G3_20 INSAMP_SetGain INSAMP_Stop 示例 2: 3 运算放大器拓扑结构 在此 C 语言示例中，Set2StageGain 函数在运行时建立了 5 （4 乘以 1.25）增益。 此外，如果以后某个 时段不需要 INSAMP，则可以用与上述相同的方式停止该模块。 INSAMP_Start(INSAMP_HIGHPOWER); INSAMP_Set2StageGain(INSAMP_INGAIN_4, INSAMP_OUTGAIN_1_25); ... INSAMP_Stop(); 使用汇编语言的同等代码如下所示： mov call mov mov call ... A, INSAMP_HIGHPOWER INSAMP_Start A, INSAMP_INGAIN_4 X, INSAMP_OUTGAIN_1_25 INSAMP_Set2StageGain Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 20 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier call INSAMP_Stop 配置寄存器 2 运算放大器拓扑结构 Table 13. NON_INV PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 5 CR0 增益 CR1 ABus 0 1 CR2 0 0 1 4 3 2 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 电源 Table 14. NON_INV PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 5 CR0 增益 CR1 ABus 0 1 CR2 0 0 CR3 0 0 4 3 2 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 电源 0 0 0 0 0 0 增益根据选择设置增益值。 该值表示 INV 模块中 “ 增益 ” 位字段的相反值。 ABus 确定 COMP PSoC 模块是否驱动模拟总线。 此位字段的值由在器件编辑器子系统的 “ 互连视图 ” 中 选择的选项确定。 在器件复位和配置后，电源设置为 “ 关 ”。 该位字段可在 API 中通过调用 Start、SetPower 和 Stop 入口点来进行修改。 Table 15. INV PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 5 CR0 增益 CR1 0 0 1 CR2 0 0 1 Document Number: 001-66611 Rev. ** 4 3 2 1 0 1 参考 0 0 0 0 0 0 0 电源 0 1 Page 21 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier Table 16. INV PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 5 CR0 增益 CR1 0 0 1 CR2 0 0 CR3 0 0 4 3 2 1 0 1 参考 0 0 0 0 1 0 0 0 电源 0 0 0 0 0 0 1 0 增益根据选择设置增益值。 该值表示 NON_INV 模块中 “ 增益 ” 位字段的相反值。 参考为增益设置参考点 （有效 “ 接地 ”）。 在器件复位和配置后，电源设置为 “ 关 ”。 该位字段可在 API 中通过调用 Start、SetPower 和 Stop 入口点来进行修改。 3 运算放大器拓扑结构 Table 17. NON_INV PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 5 CR0 DifferentialGain CR1 0 0 1 CR2 0 0 CR3 0 0 4 3 2 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 电源 0 0 0 CMO 1 ExGain DifferentialGain 反映了在配置时由 DifferentialGain 参数设定的增益设置，或在运行时由 API 函数 INSAMP_Set2StageGain. 设定的增益设置。该值始终与以下 INV 模块中的 DifferentialGain 设置相匹 配。 在器件复位和配置后，电源设置为 “ 关 ”。 该位字段可在 API 中通过调用 Start、SetPower 和 Stop 入口点来进行修改。 CMO 在配置时由 CommonModeOut 参数的值确定。 ExGain 在配置时由 DifferentialGain 参数的值确定。 Table 18. INV PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 5 CR0 DifferentialGain CR1 0 0 1 CR2 0 0 CR3 0 0 4 3 2 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 电源 0 0 0 CMO 1 ExGain DifferentialGain 反映了在配置时由 DifferentialGain 参数设定的增益设置，或在运行时由 API 函数 INSAMP_Set2StageGain. 设定的增益设置。该值始终与上述 NON_INV 模块中的 DifferentialGain 设置相 匹配。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Page 22 of 23 [+] Feedback Instrumentation Amplifier 在器件复位和配置后，电源设置为 “ 关 ”。 该位字段可在 API 中通过调用 Start、SetPower 和 Stop 入口点来进行修改。 CMO 在配置时由 CommonModeOut 参数的值确定。 ExGain 在配置时由 DifferentialGain 参数的值确定。 Table 19. CONVERSION PSoC 模块寄存器 寄存器 / 位 7 6 0 5 0 4 3 CR0 FCap CR1 NIConnect CR2 ABus 0 1 0 0 CR3 1 0 0 1 1 InvConnect CR3 2 0 0 1 1 1 2 1 0 ConversionGain ConversionGain 0 0 0 电源 InvConnect 电源 此格式适用于转换模块映射到开关电容 SCC PSoC 模块的情况。 此格式适用于转换模块映射到开关电容 SCD PSoC 模块的情况。 FCap 反映了反馈电容的值。 该值在配置时由 ConversionGain 参数确定，而在运行时由 API 函数 INSAMP_Set2StageGain. 确定。 ConversionGain 反映了在配置时由 ConversionGain 参数设定的增益设置，或在运行时由 API 函数 INSAMP_Set2StageGain. 设定的增益设置。位于 CR0 和 CR1 寄存器中的值始终完全匹配。 NIConnect 和 InvConnect 由用户模块的放置位置确定。 它们在 INV 和 NON_INV PSoC 模块的输出与 CONVERT 模块的输入之间建立连接。 ABus 反映了 AnalogBus 参数的配置时间设置。 在器件复位和配置后，电源设置为 “ 关 ”。 该位字段可在 API 中通过调用 Start、SetPower 和 Stop 入口点来进行修改。 Document Number: 001-66611 Rev. ** Revised January 17, 2011 Page 23 of 23 Copyright © 2002-2011 Cypress Semiconductor Corporation. The information contained herein is subject to change without notice. Cypress Semiconductor Corporation assumes no responsibility for the use of any circuitry other than circuitry embodied in a Cypress product. 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