《模拟前端模块》PPT课件

《《模拟前端模块》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第13章模拟前端模块何宾2011.12本章内容本章主要是介绍PSoC3内的模拟前端模块，这些模拟前端模块包括：模拟比较器、运算放大器模块、可编程SC/CT模块、温度传感器模块和基于这些模拟前端的一些典型模拟单元电路的实现。模拟前端模块为PSoC3提供了强大的模拟可编程能力，也是PSoC3比其它MCU功能更加强大的一个具体的体现。PSoC3的模拟前端模块的使用提高了系统可靠性和系统设计成本。通过本章内容的学习，一方面，了解并掌握模拟前端模块的工作原理；另一方面，能使用模拟前端模块构造一些复杂的模拟调理前端电路。模拟比较器模块PSoC提供

2、了最多4个比较器，其特点主要有：输入偏置小于5mV；轨至轨共模输入范围Vssa-Vcca；通过使用快速、慢或超低功耗在速度和功耗之间进行权衡；比较器输出能布线到查找表（LookUpTable，LUT），执行简单的逻辑功能，然后也能布线到数字模块；比较器的正输入可以选择穿过一个低通滤波器；比较器输入能连接到GPIO，DAC输出和SC模块输出；模拟比较器模块--输入和输出接口到比较器的正和负输入来自模拟全局总线，模拟复用线，模拟本地总线和高精度的参考源。从比较器的输出能布线到两输入LUT的任何一个，LUT的输出布线到UDB数字系统接口。下

3、图给出了模拟比较器的结构图。模拟比较器模块--输入和输出接口图放大器结构模拟比较器模块--LUTPSoC包含4个LUT。LUT有两个输入，一个输出。LUT由比较器驱动。LUT的输出布线到UDB阵列的数字系统接口。从UDB阵列的数字系统接口，这些信号能连接到UDB，DMA控制器，I/O或者中断控制器。LUT控制字写入寄存器，用于设置输出的逻辑功能。下表给出了LUT功能和程序字的输入。模拟比较器模块--LUTLUT和程序字控制字（4位二进制数）输出（A和B是LUT的输入）0000FALSE(‘0’)0001AANDB0010AAND(NO

4、TB)0011A0100(NOTA)ANDB0101B0110AXORB0111AORB模拟比较器模块--LUT控制字（4位二进制数）输出（A和B是LUT的输入）1000ANORB1001AXNORB1010NOTB1011AOR(NOTB)1100NOTA1101(NOTA)ORB1110ANANDB1111TRUE(‘1’)运算放大器模块PSoC5包含最多4个通用运算放大器，运算放大器是独立的，使用外部或内部信号能将运算放大器配置成一个增益级或者跟随器。下图给出了运算放大器的内部结构。图运算放大器内部结构图运算放大器内部结构运算放

5、大器模块在任何一种配置中，输入和输出信号能全部连接到内部全局信号，使用ADC或者比较器对其进行监测。通过在信号和GPIO引脚之间切换来实现配置。下图给出了放大器的配置。运算放大器模块(a)电压跟随器(b)外部独立放大器(c)内部独立放大器运算放大器的配置运算放大器模块放大器有三个速度模式：慢中快。低速模式消耗最小的静态功耗。快速模式消耗最大的功耗。输入能轨至轨的摆动。输出摆动能轨至轨的运行在低电流输出，在50mV的轨迹内。当驱动高电流负载（大约25mA），输出电压能得到500mV内的轨迹。可编程SC/CT模块PSoC5包含四个开关电容

6、/连续时间（SC/CT）模块。下图给出了SC/CT模块的结构图。每个开关电容/连续时间模块建立一个带有开关、电容和电阻阵列的轨至轨的放大器。可编程SC/CT模块SC/CT模块结构可编程SC/CT模块开关电容是一种电路设计技术，使用电容脉冲开关（而不使用电阻）创建一个模拟功能。这些电路通过在电容之间打开和关闭不同的开关，搬移电荷（charge）来运行。非重叠相位的时钟信号控制开关，所以不会同时打开所有的开关。可编程SC/CT模块PSoCCreator软件工具提供了图形化接口，允许直接对SC/CT模块进行编程。开关控制和时钟相位控制配置由

7、软件工具完成。用户只需要应用程序确定使用的参数，比如：增益，放大器极性，Vref的连接等。可编程SC/CT模块相同的放大器和模块接口也是可连接到电阻阵列，可以允许建立不同的连续时间功能。放大器和电阻网络可编程用于执行不同的功能，其中包括：纯粹的运算放大器-连续模式；单位增益缓冲区-连续模式；可编程增益放大器（ProgrammableGainAmplifier，PGA）-连续模式；互阻放大器（TransimpedanceAmplifier，TIA）（也称为电流-电压转换器）-连续模式；上/下混频器-连续模式；采样和保持混频器(NRZS/

8、H)-开关电容模式；一阶模拟-数字调制器-开关电容模式；可编程SC/CT模块SC/CT模块的操作模式通过在SC[0..3]_CR1寄存器的MODE[2:0]位来设置。SC/CT操作模式SC_MODE[2:0]操作模式00