PSoC系统中常用模拟模块

PSoC常用模拟模块可编程增益放大器模块PGA可编程阀值比较器模块CMPPRG双极点低通滤波器模块LPF2

12位模数转换器模块ADCINC126位数模转换器模块DAC61可编程增益放大器模块PGAPGA是一种增益可编程的放大器用户模块，占用1个CT单元。主要特性：具有33种用户编程增益设置值，最大增益48.0；高输入阻抗；可配置参考电压；单端输出。2功能说明PGA能够对内部或外部输入的信号进行放大。参考电压可以是电源地Vss、内部的模拟地AGND，也可以是其它参考电压。PGA具有两段式传递函数对于大于或等于1的增益，电阻串的顶端连接到运算放大器的输出，电阻串的抽头连接至运算放大器的反相输入。对于小于1（即，衰减）的增益，运算放大器设置为电压跟随器，而且用户模块输出选定为电阻抽头。3模块参数4应用程序接口bGainSetting取值：5可编程阀值比较器模块CMPPRGCMPPRG是一个应用运算放大器实现比较器功能用户模块，占用1个CT单元。主要特性：可编程的阀值和参考值；可直接连接到PSoC数字模块和中断；可编程设置的速度和功耗。6功能数明CMPPRG模块由一个带内部补偿电容的连续时间运算放大器组成。运放的正输入端连接到输入多路选择器器上，反向输入端连接Vdd和选定的基准电压（LowLimit）之间的电阻分压器的中间抽头上。比较器的阀值电压的计算公式为：比较器的输出信号随输入端的信号变化，即放大器正向输入端的电压大于反向端时，比较器输出高电平。比较器的响应时间取决于输入信号的差值和设定的基本模块功率级。

7功能数明（续）CMPPRG模块的输出信号可以有模拟和数字两种存取方式。模拟信号输出可连接到模拟输出总线，然后通过一个模拟信号输出缓冲器驱动1个输出管脚数字信号输出可通过比较器总线连接数字模块的输入、中断控制器或CPU可读取的寄存器。模拟列时钟是必需的，用来将比较器的输出锁存到比较寄存器（CMP_CR0）中，时钟的频率要比输入信号快2～4倍。8模块参数9应用程序接口bRefValue取值：10双极点低通滤波器模块LPF2LPF2模块实现了一个双极点低通滤波器，占用2个SC单元。主要特性：用户可配置增益；用户可配置角频率和阻尼比率；过滤角频率的稳定性取决于时钟精度；滤波器采样率可达1MHz。11功能数明LPF2模块是一种通用二阶状态可变的低通滤波器，中心频率和阻尼比均与时钟频率和用户配置的电容值的比率有关。中心频率能够被准确设定，可通过调节采样频率来更改。12模块参数13滤波器设计向导PSoCDesigner提供了一个低通滤波器设计向导，用户可根据滤波器的性能要求进行设置，向导会自动生成双极点低通滤波器的电容值。增益系数：

转角频率：

衰减率

14滤波器设计向导（续）滤波器设计向导根据以上3个公式，将自动填充C1、C2、C3、C4、CA、CB的数值。

15应用程序接口1612位模数转换器模块ADCINC12ADCINC12是一种单输入增量积分型模数转换器模块，使用时占用2个DDB或DCB数字单元和1个SC模拟单元。主要特性：12位分辨率；2进制补码数据格式（转换结果－2048～＋2047）；采样率7.8sps～480sps；输入电压范围AGND±Vref；提供标准模式下的高频谐波抑制功能；支持内部或外部时钟。17原理框图18结构特性SC单元被配置成1个可复位的积分器。根据输出极性，使输入电压加上或减去参考电压，再连接到积分器。这个参考电压控制装置试图将积分器的输出拉回到AGND。如果积分器运算了4096（2的12次方）次且电压比较器输出为正“n”次，则输出端的剩余电压（Vresid）为：公式2中，A/D转换器的输入电压范围是±Vref，分辨率（最低有效位LSB）为VRef/2048，而计算出的输出端电压定义为剩余电压。由于Vresid总是小于Vref，并且Vresid/4096小于1个最低有效位（LSB）的一半，所以可以忽略，因而公式2可简化为：由此可得出预期的A/D转换输出公式为：19结构特性（续）计算出来的值是理想值，由于系统干扰及偏差，与实际值存在一定的误差。为了让积分器能够作为增量型模数转换器的功能，还要用到两个数字单元： 1个用来计数积分周期数的定时器（Timer） 1个用来计算比较器输出为正数的计数器（Counter）20结构特性（续）一般情况下，构建1个12位增量型模数转换器需要使用1个12位的计时器和1个12位的计数器，定时器和计数器需采用与积分器模块列时钟相同的时钟。每经过1个积分周期，若比较输出为正，计数器加4，这就要求计数器能存储14位数据。定时器也同样需要14位。为减少硬件资源的占用，定时器和计数器的低8位均用一个数字基本单元实现，高位用软件实现。两个数字模块各有1个中断服务程序，定时器模块的中断优先级更高。定时器的设置用于每隔256个计数或64个积分周期生成1个中断。这样就定义了1个积分周期。计数器的设置最高为64个积分周期。当第64个周期结束时，计数器在1个中断周期内完成复位。因此，采样时间为65个中断周期。21结构特性（续）采样频率计算公式为： DataClock：定时器、计数器的输入时钟。

1个中断周期22参考多路转换器全局资源使用模数转换器（ADC）时，最为重要的全局资源是参考电压多路转换器（RefMux）。RefMux的设定决定ADC的适用输入电压范围。23模块参数24应用程序接口bNumSamples：设置所要转换的样本数量的8位数值。选‘0’会让 ADC连续运行。256位数模转换器模块DAC6DAC6是一种6位电压输出型数模转换器模块，使用时占用1个SC模拟单元。主要特性：6位分辨率；电压输出；可采用2进制补码、偏移码和有符号数三种输入数据格式；带采样保持的模拟总线和外部输出；采样率250ksps。26结构特性DAC6模块能将数字编码转换成模拟输出电压。数字编码可采用2进制补码或有符号数表示，其范围为-31～+31。也可以采用偏移二进制码格式来表示，其范围从0至62。这样，输出电压中的每一级变化代表着满量程输出范围的1/63，而不是更为典型的1/64。在有符号数格式中，输入代码“－0”会由用户模块API转换为“＋0”。根据参数REFMux的取值，可以有多种输出电压。内部操作以有符号数格式为基础。27结构特性（续）电容阵列ACap的值由5个绝对值位来设置，可采用从0至31个 电容单位值。参考电压与输出电压的比例由ACap与反馈电容阵列FCap之比决定。

当REFMux参数配置为2*BandGap±BandG