【经验】“小壁虎“系列MCU模拟外设运算放大器应用配置操作
运算放大器(OperationalAmplifier,简称OPAMP)是EFM32系列微控制器片上模拟外设,经过恰当地选取外部元件,它能够实现各种模拟运算,如放大、加、减、微分和积等。
EFM32系列芯片内拥有三个运算放大器,分别为OPA0、OPA1和OPA2。其中OPA0和OPA1是DAC模块的一部分,OPA2为独立的运算放大器。OPAMP模块框图如图1所示。
图1:OPAMP模块框图
EFM32系列MCU资源丰富(EFM32JG为例),EFM32JG系列为Cortex-M3内核,集成有ADC、模拟比较器、运算放大器等模拟外设OPAMPCollection1实现对信号的简单放大,利用OPAMP构成同相放大器,配置放大倍数为3倍。将输入信号放大3倍后输出到ADC通道0进行ADC采集,最后将采集到的电压值通过LCD显示。操作如下:
1)连接开发板USB端口到电脑的USB端口,打开MCU电源;
2)打开Keil(或IAR)工程,重新编译并下载程序到开发板;
3)复位MCU,观察液晶屏所显示的电压值。
系统上电后首先对LCD进行初始化,显示基本界面,然后对OPAMP进行初始化。OPAMP的初始化函数(见Simplicity Studio DEMO程序)。
在该初始化时,首先开启DAC模块时钟(OPAMP是DAC的一部分,时钟与DAC模块一致)。然后将OPAMP0的反相输入端连接到阶梯电阻网络,同相输入端接外部引脚。
因为要用到OPAMP的输出连接到ADC通道0,因此输出模式选择主输出和辅助输出都使能。阶梯电阻的比例配置为R2=2R1,这样就可以得到3倍的放大增益。为了提高运算放大器的输入范围,开启轨到轨的输入特性。失调电压校准使用出厂自带的校准值。在ADC的配置中,需要注意的是采集通道的选择,因为OPAMP0只能输出到ADC的通道0,因此需要将ADC的采集通道配置为通道0。
EFM32内部的三个运算放大器可以相互配合并通过搭配合适的外部电路和内部反馈满足复杂的应用需求。每个运算放大器内部都包含一个阶梯电阻网络,这个阶梯电阻网络可以被配置成不同的比例以满足不同增益倍数的需求。当运算放大器被配置为电压跟随器时,该电阻网络将被旁路。EFM32内部的运算放大器的失调电压可以通过校准得到较低的失调电压(每LSB调节1.6mV)。
其特性有:
• 集成3个轨至轨运算放大器,支持轨到轨输入和轨到轨输出。
• 内部带有阶梯电阻反馈网络;
• 多个可选的输出引脚,可以直接输出到ADC。
• 利用内部阶梯电阻网络可以实现多种配置模式(1可编程增益;2反相/同相;3级联)
• 6.1MHz增益带宽积
• 13-400µA活动电流
• 65度相位容限
• 1mV偏移电压
(注:OPAMP0和OPAMP1属于DAC的一部分,当DAC使能时这两个运算放大器被用作了DAC的输出缓冲,因此当使用相应的DAC通道时,该通道对应的OPAMP需要被禁能。)
相关技术文档:
SILICON LABS AN0038 EFM32运算放大器 应用笔记 详情>>>
Silicon Labs EFM32 32位MCU选型指南 详情>>>
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serena Lv7. 资深专家 2018-09-14有收获
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碧水孤鹜 Lv8. 研究员 2018-03-03学习
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墨栩 Lv4. 资深工程师 2018-01-05很好
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大铃铛 Lv7. 资深专家 2017-12-05学习一下
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嘿仔 Lv6. 高级专家 2017-10-23学习学习
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生逝如花草 Lv7. 资深专家 2017-10-12很实用啊,节省了很多元器件。
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duanmaxie Lv8. 研究员 2017-09-25学习一下
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Silicon Labs 32位低功耗MCU EFM32GG990芯片内有三个运算放大器(OPAMP)而且是轨到轨输出,OPA0和OPA1可以与DAC一起使用吗?
不能,EFM32系列微控制器片上拥有三个运算放大器(Gecko系列芯片内部没有运算放大器),分别为OPA0、OPA1和OPA2。但是只有OPA2是独立运算放大 器,而OPA0和OPA1是DAC电路的一部分,所以OPA0和OPA1不能与DAC同时使用。若使能OPA0和OPA1则DAC无法输出;禁能OPA0和OPA1 DAC恢复输出。
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