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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(diǎn)低通濾波器模塊LPF2
12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊ADCINC126位數(shù)模轉(zhuǎn)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(gè)CT單元。主要特性:具有33種用戶編程增益設(shè)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(shuō)明PGA能夠?qū)?nèi)部或外部輸入的信號(hào)進(jìn)行放大。參考電壓可以是電源地Vss、內(nèi)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(duì)于大于或等于1的增益,電阻串的頂端連接到運(yùn)算放大器的輸出,電阻串的抽頭連接至運(yùn)算放大器的反相輸入。對(duì)于小于1(即,衰減)的增益,運(yùn)算放大器設(shè)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(yīng)用程序接口bGainSetting取值:5可編程閥值比較器模塊CMPPRGCMPPRG是一個(gè)應(yīng)用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)比較器功能用戶模塊,占用1個(gè)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(shè)置的速度和功耗。6功能數(shù)明CMPPRG模塊由一個(gè)帶內(nèi)部補(bǔ)償電容的連續(xù)時(shí)間運(yùn)算放大器組成。運(yùn)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(zhǔn)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(jì)算公式為:比較器的輸出信號(hào)隨輸入端的信號(hào)變化,即放大器正向輸入端的電壓大于反向端時(shí),比較器輸出高電平。比較器的響應(yīng)時(shí)間取決于輸入信號(hào)的差值和設(shè)定的基本模塊功率級(jí)。
7功能數(shù)明(續(xù))CMPPRG模塊的輸出信號(hào)可以有模擬和數(shù)字兩種存取方式。模擬信號(hào)輸出可連接到模擬輸出總線,然后通過(guò)一個(gè)模擬信號(hào)輸出緩沖器驅(qū)動(dòng)1個(gè)輸出管腳數(shù)字信號(hào)輸出可通過(guò)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(shí)鐘是必需的,用來(lái)將比較器的輸出鎖存到比較寄存器(CMP_CR0)中,時(shí)鐘的頻率要比輸入信號(hào)快2~4倍。8模塊參數(shù)9應(yīng)用程序接口bRefValue取值:10雙極點(diǎn)低通濾波器模塊LPF2LPF2模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)雙極點(diǎn)低通濾波器,占用2個(gè)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(guò)濾角頻率的穩(wěn)定性取決于時(shí)鐘精度;濾波器采樣率可達(dá)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(shí)鐘頻率和用戶配置的電容值的比率有關(guān)。中心頻率能夠被準(zhǔn)確設(shè)定,可通過(guò)調(diào)節(jié)采樣頻率來(lái)更改。12模塊參數(shù)13濾波器設(shè)計(jì)向?qū)SoCDesigner提供了一個(gè)低通濾波器設(shè)計(jì)向?qū)В脩艨筛鶕?jù)濾波器的性能要求進(jìn)行設(shè)置,向?qū)?huì)自動(dòng)生成雙極點(diǎn)低通濾波器的電容值。增益系數(shù):
轉(zhuǎn)角頻率:
衰減率
14濾波器設(shè)計(jì)向?qū)Вɡm(xù))濾波器設(shè)計(jì)向?qū)Ц鶕?jù)以上3個(gè)公式,將自動(dòng)填充C1、C2、C3、C4、CA、CB的數(shù)值。
15應(yīng)用程序接口1612位模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊ADCINC12ADCINC12是一種單輸入增量積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊,使用時(shí)占用2個(gè)DDB或DCB數(shù)字單元和1個(gè)SC模擬單元。主要特性:12位分辨率;2進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)據(jù)格式(轉(zhuǎn)換結(jié)果-2048~+2047);采樣率7.8sps~480sps;輸入電壓范圍AGND±Vref;提供標(biāo)準(zhǔn)模式下的高頻諧波抑制功能;支持內(nèi)部或外部時(shí)鐘。17原理框圖18結(jié)構(gòu)特性SC單元被配置成1個(gè)可復(fù)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(gè)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(yùn)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(zhuǎn)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(jì)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(gè)最低有效位(LSB)的一半,所以可以忽略,因而公式2可簡(jiǎn)化為:由此可得出預(yù)期的A/D轉(zhuǎn)換輸出公式為:19結(jié)構(gòu)特性(續(xù))計(jì)算出來(lái)的值是理想值,由于系統(tǒng)干擾及偏差,與實(shí)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(zhuǎn)換器的功能,還要用到兩個(gè)數(shù)字單元: 1個(gè)用來(lái)計(jì)數(shù)積分周期數(shù)的定時(shí)器(Timer) 1個(gè)用來(lái)計(jì)算比較器輸出為正數(shù)的計(jì)數(shù)器(Counter)20結(jié)構(gòu)特性(續(xù))一般情況下,構(gòu)建1個(gè)12位增量型模數(shù)轉(zhuǎn)換器需要使用1個(gè)12位的計(jì)時(shí)器和1個(gè)12位的計(jì)數(shù)器,定時(shí)器和計(jì)數(shù)器需采用與積分器模塊列時(shí)鐘相同的時(shí)鐘。每經(jīng)過(guò)1個(gè)積分周期,若比較輸出為正,計(jì)數(shù)器加4,這就要求計(jì)數(shù)器能存儲(chǔ)14位數(shù)據(jù)。定時(shí)器也同樣需要14位。為減少硬件資源的占用,定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的低8位均用一個(gè)數(shù)字基本單元實(shí)現(xiàn),高位用軟件實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)數(shù)字模塊各有1個(gè)中斷服務(wù)程序,定時(shí)器模塊的中斷優(yōu)先級(jí)更高。定時(shí)器的設(shè)置用于每隔256個(gè)計(jì)數(shù)或64個(gè)積分周期生成1個(gè)中斷。這樣就定義了1個(gè)積分周期。計(jì)數(shù)器的設(shè)置最高為64個(gè)積分周期。當(dāng)?shù)?4個(gè)周期結(jié)束時(shí),計(jì)數(shù)器在1個(gè)中斷周期內(nèi)完成復(fù)位。因此,采樣時(shí)間為65個(gè)中斷周期。21結(jié)構(gòu)特性(續(xù))采樣頻率計(jì)算公式為: DataClock:定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的輸入時(shí)鐘。
1個(gè)中斷周期22參考多路轉(zhuǎn)換器全局資源使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)時(shí),最為重要的全局資源是參考電壓多路轉(zhuǎn)換器(RefMux)。RefMux的設(shè)定決定ADC的適用輸入電壓范圍。23模塊參數(shù)24應(yīng)用程序接口bNumSamples:設(shè)置所要轉(zhuǎn)換的樣本數(shù)量的8位數(shù)值。選‘0’會(huì)讓 ADC連續(xù)運(yùn)行。256位數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊DAC6DAC6是一種6位電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊,使用時(shí)占用1個(gè)SC模擬單元。主要特性:6位分辨率;電壓輸出;可采用2進(jìn)制補(bǔ)碼、偏移碼和有符號(hào)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(jié)構(gòu)特性DAC6模塊能將數(shù)字編碼轉(zhuǎn)換成模擬輸出電壓。數(shù)字編碼可采用2進(jìn)制補(bǔ)碼或有符號(hào)數(shù)表示,其范圍為-31~+31。也可以采用偏移二進(jìn)制碼格式來(lái)表示,其范圍從0至62。這樣,輸出電壓中的每一級(jí)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(hào)數(shù)格式中,輸入代碼“-0”會(huì)由用戶模塊API轉(zhuǎn)換為“+0”。根據(jù)參數(shù)REFMux的取值,可以有多種輸出電壓。內(nèi)部操作以有符號(hào)數(shù)格式為基礎(chǔ)。27結(jié)構(gòu)特性(續(xù))電容陣列ACap的值由5個(gè)絕對(duì)值位來(lái)設(shè)置,可采用從0至31個(gè) 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(dāng)REFMux參數(shù)配置為2*BandGap±BandG
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