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TMS320F280049C 学习笔记17 可编程增益放大器 Programmable Gain Amplifier (PGA)_pga运放-CSDN博客

F280049C Programmable Gain Amplifier PGA_dsp pga作用-CSDN博客

PGA模块手册解析

PGA模块简介

可编程增益放大器（PGA）用于放大输入电压以增加后级ADC和CMPSS模块的动态范围。

集成的PGA有助于降低成本和许多传统上需要外部独立放大器的控制应用的设计工作。片上集成确保PGA与下游ADC和CMPSS模块兼容。软件可选择的增益和滤波器设置使PGA能够适应各种性能需求。

PGA模块特性

PGA 模块可用的特性包括：

• 四种可编程增益模式：3x、6x、12x、24x

• 内部由VDDA和VSSA供电

• 基于硬件的微调，以减少偏移和增益误差

• 支持使用PGA_GND接地引脚的开尔文接地连接

• 嵌入式串联电阻，用于RC滤波

PGA模块系统框图

PGA中的有源元件是一个嵌入式运算放大器（运放），它被配置为具有内部反馈电阻的非反相放大器。这些内部反馈电阻值配对以产生软件可选择的电压增益。设备引脚上有三个PGA信号：

• PGA_IN是PGA运算放大器的正输入,作用在该引脚的信号将被PGA放大。

• PGA_GND是PGA_IN信号的开尔文接地参考。理想情况下，PGA_GND等于VSSA，但是PGA可以容忍来自VSSA的小电压偏移。更多信息请参阅手册。

• PGA_OF支持带RC元件的运算放大器输出滤波。滤波信号可用于通过内部ADC和CMPSS模块进行采样和监控。

• PGA_OUT是运放输出的内部信号。可由内部ADC和CMPSS模块采样和监控。

位于手册第1728页“Figure 14-1. PGA Block Diagram”

线性输出范围

PGA 的绝对输出范围由模拟电源 VDDA 和 VSSA 来限定——PGA 无法产生超过 VDDA 的输出电压，也无法产生低于 VSSA 的输出电压。

尽管 PGA 能够在 VSSA 至 VDDA 的整个绝对电压范围内产生满量程输出，但放大器的输出仅在绝对范围的子集内是线性的。这个缩小的范围被称为线性输出范围。

设备数据手册中的 PGA 性能规格仅适用于线性输出范围。为了获得最佳性能，在正常系统运行期间，输入信号应经过适当的处理，以使 PGA 保持在线性输出范围内。

增益模式

3 倍、6 倍、12 倍和 24 倍的增益可通过使用 PGACTL[GAIN] 寄存器字段进行软件选择。PGA 的增益由电阻 ROUT 和 RGND 之间的预设比例决定：

不同模式下增益电阻的理想目标值如表 14-1 所示。

外部滤波

PGA 输出可以通过嵌入式串联电阻连接至一个引脚，以实现对放大信号的低通滤波。滤波电阻可通过 PGACTL[FILTRESSEL] 寄存器字段进行软件选择。

当 PGACTL[FILTRESSEL] 的默认值为 0 时，会禁用滤波路径。可以通过以下标准的低通 RC 方程来估算截止频率：

每种增益模式在启用滤波功能时都需要一定的串联电阻。具体数值见表 14-2 。

注意：电容C^FILTER 值的选择也会对 ADC 采样性能产生影响。详情需要见手册第 14.10.1.2 节。

误差校准

通过使用内置的硬件校准电路，可以减少固有的偏移和增益误差。通过调用位于 TI 保留的 OTP 中的 Device_cal() 函数，将工厂生成的值写入校准寄存器。

1，偏移误差

偏移误差表现为在整个 PGA 输出范围内始终存在的恒定直流偏移。硬件校准能够降低此偏移误差，使其符合数据手册中的规格要求。

(位于手册第1731页“Figure 14-2. PGA Offset Trim”)

2，增益误差

在消除偏移误差后，剩余的误差（即增益误差）表现为一个随 PGA 输出电压增加而增大的比例误差。硬件校准将针对增益性能进行调整，以使其符合数据手册中的规格要求。

(位于手册第1732页“Figure 14-3. PGA Gain Trim”)

锁定寄存器

PGLOCK 寄存器具备阻止对某些 PGA 配置寄存器进行写入操作的功能。锁定寄存器写操作能够防止虚假或恶意代码修改关键寄存器设置。一旦使用 PGALOCK 寄存器对某个寄存器进行了锁定，只有模块级或设备级复位操作才能恢复写入功能。

与其他模拟子系统的配合

PGA与ADC，CMPSS的配合使用，详见手册14.10节。

还可以使用DAC来调整信号的范围，确保PGA运行在最佳线性区。

如果不使用PGA，接地端子应与VSSA相连。

(位于手册第1735页“Figure 14-9. PGA Pin Alternate Functions”)

PGA模块 CCS配置

例程内容

通过 DAC 生成 400mV 信号，DAC的输出外部连接到PGA2，经 PGA2（3x 增益）放大，使用两个ADC通道分别对来自的DAC输出和PGA2的放大电压输出进行采样，验证增益是否为 3.0。

CCS图形化配置

将PGA2配置为3x 增益放大

配置DAC 生成 400mV 信号。

使用两个ADC通道分别对来自的DAC输出和PGA2的放大电压输出进行采样，ADC从内部连接。

硬件连接

LaunchPad外部接线：DACA_OUT(A0)连接PGA2_IN(A3)

实验现象