3 信号链

本节介绍如何利用 MSPM0 微控制器系列功能强大的模拟外设来应对压力变送器设计和其他高增益传感器接口的挑战。为了放大传感器的几毫伏信号，为 ADC 提供满量程输入，因此有必要显著放大信号。单靠 MSPM0 的内部运算放大器无法实现这种放大。因此，将具有 50 倍放大系数的 INA350 仪表放大器用作信号链的第一级。以下放大由 MSPM0 的内部斩波稳定 OPA 处理，该 OPA 在内部连接到 MSPM0 的 ADC。因此，内部 OPA 允许在 50 倍（缓冲器配置中的 OPA 无放大）和 1600 倍（内部 OPA 设置为 32 倍放大）之间灵活放大。图 3-1 中直观显示了信号链。

ADC 在过采样模式下使用，可通过利用硬件辅助取平均值功能来提高有效分辨率。ADC 配置为在结果缓冲区中聚合 64 个样本，然后将结果除以系数 8，这是通过在硬件中右移 3 位来完成的。此配置直接在 SysConfig 工具中完成，如图 3-2 所示。样本的总转换时间是每个样本的采样时间和转换时间的 64 倍，因为 SysConfig 中配置的采样时间始终等于一个样本。转换时间取决于 ADC 的时钟源。当考虑方程式 1 时，聚合 64 个样本并将所得的总和除以 8 会使 ADC 的标称分辨率增加 3 位。

根据特定应用的尺寸和分辨率要求，此设置提供了使用 MSPM0 的内部基准电压生成或外部电压基准的灵活性。

节 4中所述的测试结果是使用 LP-MSPM0G3507 LaunchPad™ 开发套件和成本优化型 REF29x 电压基准执行的，该电压基准为 MSPM0G3507 输出 2.5V 电压，为 INA350 输出 2.5V 电压。

图 3-3 显示了双极电桥输入的完整选项。使用单电源信号链处理双极输入需要向输入添加直流偏移，首先是向 INA350 输出添加 Vcm。添加直流偏移后，在进一步放大时，信号链的其余部分需要考虑直流偏移。下一级从简单的增益级转换为差分放大器。

差分放大器使用图 3-3 中所示的两个放大器实现。这种实现方式具有多种优势。首先，差分放大器在正负输入端均提供高阻抗。其次，放大器允许使用缓冲的第二个输入（即 Vcm）作为输出，为 INA350 基准节点供电。OPA 的负输入由内部低分辨率 8 位 DAC 或高分辨率 DAC12（图 3-3）产生。

偏移校准也在图 3-3 中激活。通过测量 ADC12（如果输入为零），然后调整 DAC12 输出，直到 ADC12 读数为零（双极输入由中标度读数表示），即可完成此激活。该偏移校准可补偿整个信号链的组合偏移。