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SAC(Smart Analog Combo),即智能模拟组合,这个IP核出来的时间并不长,目前只用在了两个片子上:MSP430FR2353和MSP430FR2355。首先看一下SAC内部是个什么结构呢:
从上图可以看到,内部本质上就是一个OPA放大器,同时在运放的+和-的输入端有个选择开关,可以根据客户的需求搭建不同的电路,同时内部还集成一个12 bit的DAC模块,用于在一些使用环境下提供固定的电压,可以实现电压偏移的目的。 针对上述这个内部结构,我们进行细致的分析: 对于+输入端,有三个可以选择的通道: 00:引脚接入 01:12 bit DAC信号 10:内部Amp的输出,也就是其他SAC模块的输出,用于多级Amp的组合。 对于-输入端,同样也有三个可以选择的通道: 00:引脚接入(也可以选择本Amp的输出构成反馈电路,也可以直接接地) 01:可编程的增益 10:内部Amp的输出,也就是其他SAC模块的输出,用于多级Amp的组合。 那么如何使用呢,主要用在哪些方面呢: 总的一句话来说,只要是使用Amp的电路设计上,都能用到这个模块的资源,在聚焦一点的话,就是微小电流的检测,比如生物科技中的血糖仪,血氧仪,脉搏检测器等。同时也可以用于驱动一定功率的红外或者led。 下面讲述有哪几种常用的方法即连接方式: General-Purpose Mode (通用模式) 如上图所示的通用模式,OA的正端和负端均选中位外部引脚作为输入,同时输出端不反馈,因此可直接作为一个OA使用,用户可以自己搭建外围电路。 Buffer Mode(缓冲器模式) 如上这种电路拓扑结构,是电压跟随器,电压缓冲器的连接方式(跟随器和缓冲器有一定区别,不细说),在用户要求一些输入阻抗高,输出阻抗低的情况下可以使用。 Inverting Mode(反转模式) 反转模式,如上所示,这种电路结构应该是用户使用最多的电路了,负端作为输入,正端可以提供一个需要的偏执电压,具体公式不细说,比较简单了资料也很多。 对于正端提供的偏执电压呢,有两种方式:内部12 bitDAC和直接引入外部的电压。即位如上所示的两种结构。 Noninverting Mode(同相模式) 这个电路拓扑是同相模式,输入端从正端输入,负端和输出通过可调节的增益相连接构成一个反馈电路。 SAC内部本质上就是运放结构,同时在输入及输出端搭配了多个选择开关,从而用户在使用过程中可以免去外部的电阻,电容等电路,节省板载空间,也可以加速用户设计。同时内部的SAC模块可以级联,进行多级放大,更便于使用。那么如何设置内部的电路结构呢?当然是操作寄存器! 下面详细讲解一下相关的寄存器设置并给出参考程序。 先整体看一下寄存器的内容,SAC模块包括6个寄存器,如下: SACxOA SACEN : SAC模块的使能位,1时使能所有的SAC模块,失能情况下输出位高阻状态。 OAPM : OA的模式选择,也就是可以是高速或低速的,当然高速或者低速会影响功耗,带宽,速度等,具体参数可以参考芯片的datasheet,如下图所示位FR2355的数据。 OAEN :内部OA使能,这一位用于控制SAC内部的OA模块的使能。 NMUXEN : 这一位控制着OA负端输入的使能,看内部结构框图可以看出,在OA负端输入前有两级:第一级时MUX,也就是选择输入源,第二季是使能MUX,也就是说即使选择了MUX的输入源,这个也必须使能,否则MUX与OA的负输入端会断开。 NSEL : 负端输入选择位。 PMUXEN : 这一位和负端的NMUXEN类似,控制着正端的MUX与OA的连接或断开。 PSEL : 正端输入选择位。 SACxPGA GAIN : OA增益选择,也就是在上面讲述的图中的可调增益的设置位,有三位,配合NSEL PSEL MSEL可以实现多种模式下的增益选择。 MSEL : PGA模式的选择,控制的是如下图中的内部电路结构: 综上可以发现,电路拓扑即增益等参数与MSEL PSEL NSEL GAIN有关系,具体这些参数怎么设置呢? 下图给了一些参数的示例,在使用过程中可以根据下述资料进行寄存器的设置。 SACxDAC SACxDAC寄存器显而易见是用来控制SAC内部那个12bit DAC模块的,那么内部这个DAC模块的电路结构是什么样子的呢? 那么我们对着这张DAC内部的结构图就可以很容易的看懂这个寄存器里每一位的含义了。 DACSREF : 这一位决定着DAC的参考电压,有两个选项:primary和secondary,每一项的参考源在芯片的datasheet中可以查看到,如下图是FR2355的信息。 DACLSEL : 从上面结构上可以看到,这一位决定着设置的DAC值是否进入DAC CORE,当设置的数据进入DAC CORE后,则会驱动相应电压输出,也就是说这一位决定着DAC内核电压改变的频率,可以是实时的,也可以是脉冲控制的。 DACDMAE : DAC内部DMA请求使能,当DAC数据更新时,如果此位使能的情况下,则会有一个DMA的请求。 DACIE : DAC中断的使能信号,在DAC数据更新时可以产生一个中断信号给CPU。 DACEN : DAC使能位。 SACxDAT 这个寄存器是用于设置DAC电压值的,DAC的输出电压值是多少呢? 根据下面这个公式进行计算: SACxDACSTS 这个寄存器是DAC的状态标志寄存器,目前只有0位用于DACIFG,其他均是预留的。 DACIFG是DAC数据更新的标志位。 SACxIV DAC中断向量寄存器,只读寄存器,和DAC内部数据更新产生的中断有关系。当产生中断时,会触发中断向量处的程序,进而可以执行用户的中断服务程序。 |
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