PSoC系統(tǒng)中常用模擬模塊

PSoC常用模擬模塊可編程增益放大器模塊PGA可編程閥值比較器模塊CMPPRG雙極點低通濾波器模塊LPF2

12位模數(shù)轉換器模塊ADCINC126位數(shù)模轉換器模塊DAC61可編程增益放大器模塊PGAPGA是一種增益可編程的放大器用戶模塊，占用1個CT單元。主要特性：具有33種用戶編程增益設置值，最大增益48.0；高輸入阻抗；可配置參考電壓；單端輸出。2功能說明PGA能夠對內部或外部輸入的信號進行放大。參考電壓可以是電源地Vss、內部的模擬地AGND，也可以是其它參考電壓。PGA具有兩段式傳遞函數(shù)對于大于或等于1的增益，電阻串的頂端連接到運算放大器的輸出，電阻串的抽頭連接至運算放大器的反相輸入。對于小于1（即，衰減）的增益，運算放大器設置為電壓跟隨器，而且用戶模塊輸出選定為電阻抽頭。3模塊參數(shù)4應用程序接口bGainSetting取值：5可編程閥值比較器模塊CMPPRGCMPPRG是一個應用運算放大器實現(xiàn)比較器功能用戶模塊，占用1個CT單元。主要特性：可編程的閥值和參考值；可直接連接到PSoC數(shù)字模塊和中斷；可編程設置的速度和功耗。6功能數(shù)明CMPPRG模塊由一個帶內部補償電容的連續(xù)時間運算放大器組成。運放的正輸入端連接到輸入多路選擇器器上，反向輸入端連接Vdd和選定的基準電壓（LowLimit）之間的電阻分壓器的中間抽頭上。比較器的閥值電壓的計算公式為：比較器的輸出信號隨輸入端的信號變化，即放大器正向輸入端的電壓大于反向端時，比較器輸出高電平。比較器的響應時間取決于輸入信號的差值和設定的基本模塊功率級。

7功能數(shù)明（續(xù)）CMPPRG模塊的輸出信號可以有模擬和數(shù)字兩種存取方式。模擬信號輸出可連接到模擬輸出總線，然后通過一個模擬信號輸出緩沖器驅動1個輸出管腳數(shù)字信號輸出可通過比較器總線連接數(shù)字模塊的輸入、中斷控制器或CPU可讀取的寄存器。模擬列時鐘是必需的，用來將比較器的輸出鎖存到比較寄存器（CMP_CR0）中，時鐘的頻率要比輸入信號快2～4倍。8模塊參數(shù)9應用程序接口bRefValue取值：10雙極點低通濾波器模塊LPF2LPF2模塊實現(xiàn)了一個雙極點低通濾波器，占用2個SC單元。主要特性：用戶可配置增益；用戶可配置角頻率和阻尼比率；過濾角頻率的穩(wěn)定性取決于時鐘精度；濾波器采樣率可達1MHz。11功能數(shù)明LPF2模塊是一種通用二階狀態(tài)可變的低通濾波器，中心頻率和阻尼比均與時鐘頻率和用戶配置的電容值的比率有關。中心頻率能夠被準確設定，可通過調節(jié)采樣頻率來更改。12模塊參數(shù)13濾波器設計向導PSoCDesigner提供了一個低通濾波器設計向導，用戶可根據(jù)濾波器的性能要求進行設置，向導會自動生成雙極點低通濾波器的電容值。增益系數(shù)：

轉角頻率：

衰減率

14濾波器設計向導（續(xù)）濾波器設計向導根據(jù)以上3個公式，將自動填充C1、C2、C3、C4、CA、CB的數(shù)值。

15應用程序接口1612位模數(shù)轉換器模塊ADCINC12ADCINC12是一種單輸入增量積分型模數(shù)轉換器模塊，使用時占用2個DDB或DCB數(shù)字單元和1個SC模擬單元。主要特性：12位分辨率；2進制補碼數(shù)據(jù)格式（轉換結果－2048～＋2047）；采樣率7.8sps～480sps；輸入電壓范圍AGND±Vref；提供標準模式下的高頻諧波抑制功能；支持內部或外部時鐘。17原理框圖18結構特性SC單元被配置成1個可復位的積分器。根據(jù)輸出極性，使輸入電壓加上或減去參考電壓，再連接到積分器。這個參考電壓控制裝置試圖將積分器的輸出拉回到AGND。如果積分器運算了4096（2的12次方）次且電壓比較器輸出為正“n”次，則輸出端的剩余電壓（Vresid）為：公式2中，A/D轉換器的輸入電壓范圍是±Vref，分辨率（最低有效位LSB）為VRef/2048，而計算出的輸出端電壓定義為剩余電壓。由于Vresid總是小于Vref，并且Vresid/4096小于1個最低有效位（LSB）的一半，所以可以忽略，因而公式2可簡化為：由此可得出預期的A/D轉換輸出公式為：19結構特性（續(xù)）計算出來的值是理想值，由于系統(tǒng)干擾及偏差，與實際值存在一定的誤差。為了讓積分器能夠作為增量型模數(shù)轉換器的功能，還要用到兩個數(shù)字單元： 1個用來計數(shù)積分周期數(shù)的定時器（Timer） 1個用來計算比較器輸出為正數(shù)的計數(shù)器（Counter）20結構特性（續(xù)）一般情況下，構建1個12位增量型模數(shù)轉換器需要使用1個12位的計時器和1個12位的計數(shù)器，定時器和計數(shù)器需采用與積分器模塊列時鐘相同的時鐘。每經(jīng)過1個積分周期，若比較輸出為正，計數(shù)器加4，這就要求計數(shù)器能存儲14位數(shù)據(jù)。定時器也同樣需要14位。為減少硬件資源的占用，定時器和計數(shù)器的低8位均用一個數(shù)字基本單元實現(xiàn)，高位用軟件實現(xiàn)。兩個數(shù)字模塊各有1個中斷服務程序，定時器模塊的中斷優(yōu)先級更高。定時器的設置用于每隔256個計數(shù)或64個積分周期生成1個中斷。這樣就定義了1個積分周期。計數(shù)器的設置最高為64個積分周期。當?shù)?4個周期結束時，計數(shù)器在1個中斷周期內完成復位。因此，采樣時間為65個中斷周期。21結構特性（續(xù)）采樣頻率計算公式為： DataClock：定時器、計數(shù)器的輸入時鐘。

1個中斷周期22參考多路轉換器全局資源使用模數(shù)轉換器（ADC）時，最為重要的全局資源是參考電壓多路轉換器（RefMux）。RefMux的設定決定ADC的適用輸入電壓范圍。23模塊參數(shù)24應用程序接口bNumSamples：設置所要轉換的樣本數(shù)量的8位數(shù)值。選‘0’會讓 ADC連續(xù)運行。256位數(shù)模轉換器模塊DAC6DAC6是一種6位電壓輸出型數(shù)模轉換器模塊，使用時占用1個SC模擬單元。主要特性：6位分辨率；電壓輸出；可采用2進制補碼、偏移碼和有符號數(shù)三種輸入數(shù)據(jù)格式；帶采樣保持的模擬總線和外部輸出；采樣率250ksps。26結構特性DAC6模塊能將數(shù)字編碼轉換成模擬輸出電壓。數(shù)字編碼可采用2進制補碼或有符號數(shù)表示，其范圍為-31～+31。也可以采用偏移二進制碼格式來表示，其范圍從0至62。這樣，輸出電壓中的每一級變化代表著滿量程輸出范圍的1/63，而不是更為典型的1/64。在有符號數(shù)格式中，輸入代碼“－0”會由用戶模塊API轉換為“＋0”。根據(jù)參數(shù)REFMux的取值，可以有多種輸出電壓。內部操作以有符號數(shù)格式為基礎。27結構特性（續(xù)）電容陣列ACap的值由5個絕對值位來設置，可采用從0至31個 電容單位值。參考電壓與輸出電壓的比例由ACap與反饋電容陣列FCap之比決定。

當REFMux參數(shù)配置為2*BandGap±BandG