第六章PSoC35模拟子系统

1、图图 模拟系模拟系统的结构统的结构图图 psoc3最大模拟功能子系统结构最大模拟功能子系统结构图图 psoc5 最大模拟功能子系统结构最大模拟功能子系统结构 模拟系统的块图结构模拟系统的块图结构 psoc3的模拟互联结构的模拟互联结构 psoc5的模拟互联结构的模拟互联结构n psoc3/5包含一个- adc。这个adc提供了差分输入，高分辨率和良好的线性度，该adc可用于声音信号处理和测量方面的应用。下表给出了不同adc分辨率下的采样速度和snr值。比特位spssnr（db）201801101648k9012192k70图图 -的内部功能原理的内部功能原理图图 adc-原理结构原理结构图图

2、sar dac 结构图结构图图图 放大器结构放大器结构lut和程序字和程序字控制字（4位二进制数）输出（a和b是lut的输入）0000false(0)0001a and b0010a and (not b)0011a0100(not a) and b0101b0110a xor b0111aor b控制字（4位二进制数）输出（a和b是lut的输入）1000a nor b1001a xnor b1010not b1011a or (not b)1100not a1101(not a) or b1110a nand b1111true(1) psoc5包含最多4个通用运算放大器，运算放大器是独立的

3、，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。图图 运算放大器内部结构运算放大器内部结构(a) 电压跟随器电压跟随器(b) 外部独立放大器外部独立放大器(c) 内部独立放大器内部独立放大器运算放大器的配置运算放大器的配置 sc/ct模块结构模块结构 sc/ct模块的操作模式通过在sc0.3_cr1寄存器的mode2:0位来设置。 sc/ct操作模式操作模式sc_mode2:0操作模式000纯粹放大器模式001互阻放大器模式010连续时间混频器011离散事件混频器-nrz s/h100单位增益放大器101一阶调制器110可编程增益放大器pga111

4、跟踪和保持放大器 纯粹放大器的配置纯粹放大器的配置 sc/ct模块驱动控制设置模块驱动控制设置sc_drive1:0i_load(ua)00280014201053011650 为了提供不同的负载条件，补偿电容和输出级驱动能力是可编程的。 来自信号摆率和时间所要求的最小的抖动率及负载电容决定了应用。这些是稳定性最基本的考虑。tvciloadload 其中：cload包括放大器输出节点的电容和外部容性负载。来自模拟总线布线的标称为10pf的电容用于内部负载。如下表，根据sc0.3_cr1:0寄存器位的输出抖动率要求，设置sc_drive1:0驱动控制。密勒电容的选择密勒电容的选择sc_comp1

5、:0cmiller(pf)001.30012.60103.90115.20 cfb的设置的设置sc_redc1:0cfb(pf)000.00011.30100.85112.15 推荐的稳定性设置推荐的稳定性设置sc_mode2:0操作模式bias_control sc_comp1:0sc_redc1:0001互阻放大器模式133010连续时间混频器121011离散事件混频器-nrz s/h120100单位增益放大器120101一阶调制器10110可编程增益放大器pga详见后面111跟踪和保持放大器120 单位增益放大器单位增益放大器 pga的结构图的结构图增益带宽16.0mhz24340khz

6、48220khz50215khz表表 pga增益配置增益配置sc_gaingain0反向(-rfb/rin)1非反向(1+rfb/rin)(c) 差分配置(a) 正向增益(b) 负向增益图6.16 pga不同增益配置)(*ininoutoutvvgainvv输出的共模电压包含在输入的共模电压内，表示为：2/ )(inincmvvv下表给出了下表给出了pga稳定性参数设置。稳定性参数设置。sc_rval2:0r20_40b正向增益bias_controlsc_comp1:0 sc_redc1:0001120011120102121112121100410110141011108101111810

7、1100016111100116111sc_rval2:0r20_40b正向增益bias_controlsc_comp1:0sc_redc1:0101024113101132113110024102110148110111025102111150110 互阻放大器符号互阻放大器符号sc_rval(二进制)rfb(k)000200013001040011601001201012501105001111000sc_redc1:0cfb(pf)000.00011.30103.30114.60fbinrefoutrivv)2/(13fbfbcrdbfreq 下图给出了连续时间混频器的配置。它在正相单位

8、增 益和反向单位增益之间进行切换。最高的切换频率为1mhz。 连续时间混频器的配置连续时间混频器的配置 连续时间混频器的波形连续时间混频器的波形 混频器输出频谱包括455khz和55khz，n*fclkfin（n为奇数）等。上变换通过滤出所希望的输入频率和调制频率混合的谐波来实现。sc_dyn_cntrl配置0反相放大器，增益为11单位增益缓冲区r20_40brmix040k120k 简化结构简化结构clkinclkfnffn212inclkoutffnf如果如果： ，则 （1）clkinclkfnffn212clkinoutfnff如果：，则，则 （2）综上所述：)(clkoutfnabsf

9、图图 n=1时的混频器的输出时的混频器的输出 图图 n=3时的混频器的输出时的混频器的输出sc_gndvref放大器/电容参考0外部电压1内部地表表 用于采样和保持的时钟分频选项用于采样和保持的时钟分频选项sc_divsc_clock要求0sc_clk设置为所期望采样率的一半1sc_clk设置为采样率 离散时间离散时间-调制器块图调制器块图 系统仿真给出的期望性能系统仿真给出的期望性能最高输入信号频率过采样率osr(fsamp/fsig/2)采样时钟频率（mhz）抽取后的snr（最大输入信号下）16khz642.04854db8khz1282.04864db32khz644.09654db16

10、khz1284.09664db(a) 采样周期采样周期(b) 积分周期积分周期图图 开关电容第一级调制器的配置开关电容第一级调制器的配置 图图 跟踪和保持模块图跟踪和保持模块图n 跟踪和保持模式跟踪输入5.5v的1%的步长时间小于1us。来自采样开关的电荷注入误差小于1mv。保持丢失小于0.2mv。 下表给出了保持和跟踪的放大器控制。表 保持和跟踪的放大器控制sc_dyn_cntlvout0跟踪vin1保持采样值图图 dac模块内部结构模块内部结构表 dac寄存器组寄存器名字功能特点通用寄存器dacx_cr0dac控制寄存器0选择模式，范围和速度dacx_cr1dac控制寄存器1控制udb，方

11、向和复位dacx_sw0dac全局布线寄存器0dac电压输出布线dacx_sw1dac本地总线布线寄存器1dac电压输出布线dacx_sw2dac复用开关布线寄存器2dac电流/电压输出布线dacx_sw3dac全局布线寄存器3dac电流输出布线dacx_strobedac选通寄存器控制选通dacdacx_ddac数据寄存器dacx_trdac标定寄存器修正dac模块图图 dac互联结构互联结构图图 高分辨率高分辨率dac结构结构图使用两个图使用两个8位位dac实现实现12位位dac的例子的例子图图 电容感应模块图电容感应模块图 图图 gpio结构结构(a) 通过感应电阻对通过感应电阻对mux

12、bus充电充电(b) 通过感应电阻对通过感应电阻对muxbus放电放电图图 两种配置的感应电容的切换两种配置的感应电容的切换)(1ssscfr 图图 csd硬件配置硬件配置图图 csd算法的波形图算法的波形图图图 csa硬件配置硬件配置 图图 csa算法波形算法波形图图 lcd直接驱动直接驱动图图 类型类型a和和b的波形的波形表表 lcd偏压选择映射关系偏压选择映射关系 偏压选择输入lcd_bias_select1:0multiplexbiasv0v1v2v3v4b1 b0ratiovvvvv1 1无效1/52.0-5.20.800*v00.600*v00.400*v00.200*v01 01

13、6:11/52.0-5.20.800*v00.600*v00.400*v00.200*v00 18:11/42.0-5.20.750*v00.500*v00.500*v00.250*v00 04:11/32.0-5.20.666*v00.333*v00.666*v00.333*v0表表 lcd驱动输出映射关系驱动输出映射关系com_segdisp_dataframedrvr_in/out000v3001v2010gnd011v0100v4101v1110v0111gnd图图 lcd驱动模块产生的波形驱动模块产生的波形 低驱动模式可选择使用100khz chop_clock来补偿芯片偏移。芯片偏

14、移是指像素电压不是平均为0v。可以使能/禁止来自udb的时钟。时钟触发驱动模块输出的极性，反过来又切换输出偏移的极性。 lcd显示不能对超过10khz的频率进行响应，因此，当使用突变时钟时，在输出端的偏移被平均。图图 用于驱动的不同时钟用于驱动的不同时钟表表 三种活动驱动模式三种活动驱动模式模式功能always active(a)在整个帧内，lcd都被驱动transition active(b)只在电压过渡过程中驱动lcd，在电压过渡之间，对lcd系统的模拟元件断电intra_transition active(c)在每个电压过渡时，lcd被驱动若干次。(a)类型类型a波形波形(b)类型类型b

15、波形波形图图 总是激活模式下的波形总是激活模式下的波形(a)类型a波形(b)类型类型b波形波形图图 过渡激活模式下的波形过渡激活模式下的波形(a)类型类型a波形波形(b)类型类型b波形波形图图 内过渡激活模式下的波形内过渡激活模式下的波形表表 全局和本地信号的影响全局和本地信号的影响类型信号设置功能全局driveudb用于选择驱动模式全局enable_hiudb执行下面三个功能1）使能高驱动模式；2）用于lcd端口数据寄存器的时钟3）用于将下一数据集移动到端口寄存器的dma请求线全局frameudb50%占空比的方波，决定段的刷新率全局data_clockudb方波脉冲用于下一显示数据集的时钟

16、全局dac_disableudb与电源相关的信号一起来使能lcd dac类型信号设置功能全局chop_clockudb在低驱动模式下，100khz信号用于取消偏移误差。全局invertlcddrv_cr颠倒lcd显示，通过颠倒显示数据全局lo2lcddrv_cr使能/禁止，lcd driver模块低驱动高电流模式。全局sleeplcddrv_cr如果设置，将lcd置为休眠模式全局contrastlcddac_cr16:0 128级的软件对比度控制全局bias levellcddac_cr01:0 用于显示的偏置电平。这取决于复用率因子全局lcd dac disablelcddac_cr02禁止

17、lcd dac。当通过模拟复用总线将偏置电压布线到驱动器时，使用该设置类型信号设置功能全局dispblnklcddrv_crsleep和por逻辑将显示像素拉到地和空白显示本地pwrdn_nportx_lcd_en7:0和por逻辑这是活动的低信号，用于对lcd驱动器进行断电本地com_segportx_lcd_com_seg7:0将引脚配制成公共端/段；1为公共端，否则段；本地lcd_enportx_lcd_en7:0如果该位被设置用于特殊的端口引脚，则配制gpio用于lcd驱动器。图图 lcd段和公共端的关系段和公共端的关系表表 psoc与与lcd的连接关系的连接关系psoc端口p10p1

18、1p12p13lcd引脚com1com2com3com4p144a4f4e4dsp1p154b4g4cdp3sp2p163a3f3e3dsp3p173b3g3cdp2sp4p202a2f2e2dsp5p212b2g2cdp1sp6p221a1f1e1dsp7p231b1g1c-sp8图图 从引脚选择和配置信息所创建的显示缓冲区从引脚选择和配置信息所创建的显示缓冲区如图给出了在位置1显示2，所设置的段为1a，1b，1g，1e，1d。图图 在位置在位置1显示显示2图图 温度传感器结构图温度传感器结构图n 下表给出了命令寄存器的列表。 其命令序列由2字节关键字、命令码和相关的参数组成，其格式如下：寄存器大小（bits）功能spc_cpu_data8数