模擬前端模塊ppt課件-wenkub
2023-05-16 02:37:05 本頁(yè)面
【正文】 外部獨(dú)立放大器 (c) 內(nèi)部獨(dú)立放大器 運(yùn)算放大器的配置 運(yùn)算放大器模塊 放大器有三個(gè)速度模式： ? 慢 ? 中 ? 快。下圖給出了運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)。從 UDB陣列的數(shù)字系統(tǒng)接口，這些信號(hào)能連接到 UDB， DMA控制器， I/O或者中斷控制器。 模擬比較器模塊 輸入和輸出接口 圖 放大器結(jié)構(gòu) 模擬比較器模塊 LUT PSoC包含 4個(gè) LUT。通過(guò)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，一方面，了解并掌握模 擬前端模塊的工作原理；另一方面，能使用模擬前端模塊 構(gòu)造一些復(fù)雜的模擬調(diào)理前端電路。第 13章 模擬前端模塊 何賓 本章內(nèi)容 本章主要是介紹 PSoC3內(nèi)的模擬前端模塊，這些模擬 前端模塊包括：模擬比較器、運(yùn)算放大器模塊、可編程 SC/CT模塊、溫度傳感器模塊和基于這些模擬前端的一些 典型模擬單元電路的實(shí)現(xiàn)。 模擬比較器模塊 PSoC提供了最多 4個(gè)比較器，其特點(diǎn)主要有： ? 輸入偏置小于 5mV； ? 軌至軌共模輸入范圍 VssaVcca； ? 通過(guò)使用快速、慢或超低功耗在速度和功耗之間進(jìn)行權(quán)衡； ? 比較器輸出能布線(xiàn)到查找表（ Look Up Table， LUT），執(zhí)行簡(jiǎn)單的邏輯功能，然后也能布線(xiàn)到數(shù)字模塊； ? 比較器的正輸入可以選擇穿過(guò)一個(gè)低通濾波器； ? 比較器輸入能連接到 GPIO， DAC輸出和 SC模塊輸出； 模擬比較器模塊 輸入和輸出接口 到比較器的正和負(fù)輸入來(lái)自模擬全局總線(xiàn)，模擬復(fù) 用線(xiàn)，模擬本地總線(xiàn)和高精度的參考源。 LUT有兩個(gè)輸入，一個(gè)輸出。 LUT控制字寫(xiě)入寄存器，用于設(shè)置輸出的邏輯功能。 圖 運(yùn)算放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖運(yùn)算放大器模塊 在任何一種配置中，輸入和輸出信號(hào)能全部連接到內(nèi) 部全局信號(hào)，使用 ADC或者比較器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 低速模式消耗最小的靜態(tài)功耗。當(dāng)驅(qū)動(dòng)高電流負(fù)載 （大約 25mA），輸出電壓能得到 500mV內(nèi)的軌跡。 可編程 SC/CT模塊 SC/CT模塊結(jié)構(gòu) 可編程 SC/CT模塊 開(kāi)關(guān)電容是一種電路設(shè)計(jì)技術(shù)，使用電容脈沖開(kāi)關(guān) （而不使用電阻）創(chuàng)建一個(gè)模擬功能。開(kāi)關(guān)控制和時(shí)鐘相位控制配 置由軟件工具完成。 SC/CT操作模式 SC_MODE[2:0] 操作模式 000 純粹放大器模式 001 互阻放大器模式 010 連續(xù)時(shí)間混頻器 011 離散事件混頻器 NRZ S/H 100 單位增益放大器 101 一階調(diào)制器 110 可編程增益放大器 PGA 111 跟蹤和保持放大器 可編程 SC/CT模塊 單純的放大器 純粹的放大器有輸入和輸出用 于連接到內(nèi)部或外部信號(hào)，所有其 它的電阻和電容不與放大器連接。 純粹放大器的配置 可編程 SC/CT模塊 單純的放大器 SC/CT模塊驅(qū)動(dòng)控制設(shè)置 SC_DRIVE[1:0] I_load(Ua) 00 280 01 420 10 530 11 650 為了提供不同的負(fù)載條件，補(bǔ)償電容和輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)能 力是可編程的。來(lái)自模擬總線(xiàn)布線(xiàn)的標(biāo)稱(chēng)為 10pF的電容用于內(nèi)部 負(fù)載。 可編程 SC/CT模塊 單純的放大器 2． SC_COMP[1:0] 設(shè)置放大器內(nèi)的補(bǔ)償電容。取決于連續(xù)時(shí)間配置，這個(gè)選項(xiàng)通?？梢援a(chǎn)生 更高的頻率零點(diǎn)和更低的頻率極點(diǎn)，這樣就可以降低 整體的帶寬，增加了單位增益頻率上的相位裕度。 可編程 SC/CT模塊 單純的放大器 推薦的穩(wěn)定性設(shè)置 SC_MODE[2:0] 操作模式 BIAS_CONTROL SC_COMP[1:0] SC_REDC[1:0] 001 互阻放大器模式 1 3 3 010 連續(xù)時(shí)間混頻器 1 2 1 011 離散事件混頻器 NRZ S/H 1 2 0 100 單位增益放大器 1 2 0 101 一階調(diào)制器 1 0 110 可編程增益放大器PGA 詳見(jiàn)后面 111 跟蹤和保持放大器 1 2 0 可編程 SC/CT模塊 單位增益 如下圖，單位增益緩沖區(qū)是一個(gè)純粹的放大器，其 輸出直接連接到反向輸入，增益為 。 PGA能配置成運(yùn)行 在反相和非反相模式。 PGA的結(jié)構(gòu)圖 可編程 SC/CT模塊 可編程增益放大器 ? 表給出了增益和帶寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系。下表給出在寄存器 SCL[0..3]_CR1 的 SC_GAIN[5]位來(lái)確定增益。當(dāng)不使 用差分模式時(shí)，將 RIN連接到模擬或全局布線(xiàn)資源， RLAD有很高的阻抗減少增益誤差。 互阻放大器符號(hào) 可編程 SC/CT模塊 互阻放大器 ? 下表給出了反饋電阻的設(shè)置對(duì)應(yīng)關(guān)系。 fbinr e fout RIVV ???可編程 SC/CT模塊 互阻放大器 互阻放大器的帶寬由反饋電阻和與反饋電 阻并聯(lián)的電容確定。 連續(xù)時(shí)間混頻器的配置 可編程 SC/CT模塊 連續(xù)時(shí)間混頻器 連續(xù)時(shí)間模式用于實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換，這是由于相對(duì)于采樣 混頻器來(lái)說(shuō)，它提供了更高的轉(zhuǎn)換增益。 FIN（ N為奇數(shù)）等。 SC_DYN_CNTRL 配置 0 反相放大器，增益為 1 1 單位增益緩沖區(qū) R20_40B RMIX 0 40k? 1 20k? 可編程 SC/CT模塊 采樣混頻器 采樣混頻本質(zhì)上是非歸零采樣和保持電路，其響應(yīng) 速度很快。 可編程 SC/CT模塊 采樣混頻器 下面詳細(xì)分析離散時(shí)間采樣混頻器原理，圖給出 了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。 混頻器配置成 Fout與在輸入時(shí)鐘上升沿下的新值進(jìn)行 積分。 可編程 SC/CT模塊 采樣混頻器 c l kinc l k FNFFN ????212inc l kout FFNF ???如果 ： ，則 （ 1） c l kinc l k FNFFN212 ????c l kinout FNFF ???如果： ，則 （ 2） 綜上所述： )( c l ko u t FNa b sF ??可編程 SC/CT模塊 采樣混頻器 下圖給出了 N=1時(shí)的混頻器的輸出
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