借助 MSPM0 精密模拟，轻松进行系统设计
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Arm® and Cortex®are reg TMs ofArm Limited.
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1 MSPM0 系列概述
MSPM0 系列是新款 MSP 片上系统 (SoC) 器件，可提供基于 Arm® Cortex®-M0+ 32 位内核平台的高度集成、超低功耗 32 位 MCU。这些低成本 MCU 提供高性能模拟外设集成，支持 -40°C 至 125°C 的工作温度范围，并在 1.62V 至 3.6V 的电源电压下运行。在最新的 MSPM0 系列中，有两个系列的器件：MSPM0G 的工作频率高达 80MHz，MSPM0L 的工作频率高达 32MHz。
2 MSPM0 主要模拟特性
MSPM0L 和 MSPM0G 器件均提供各种模拟特性，以支持不同的系统设计。MSPM0L 器件提供一个具有可配置内部电压基准的 12 位 1.45Msps ADC、一个具有内置基准 DAC 的双模（快速模式和超低功耗模式）比较器、两个具有可编程增益的零漂移零交叉运算放大器、一个通用放大器和一个片上温度传感器。MSPM0G 器件提供高性能模拟外设，例如两个 12 位 4Msps ADC、可配置内部共享电压基准、一个 12 位 1Msps DAC、三个具有内置基准 DAC 的双模式（快速模式和超低功耗模式）比较器、两个具有高达 32 倍可编程增益的零漂移零交叉和轨到轨运算放大器和一个通用轨到轨放大器。表 2-1 列出了这些模拟特性。
| 特性 | MSPM0G | MSPM0L |
|---|---|---|
| ADC | 12 位 4Msps SAR | 12 位 1.45Msps SAR |
| OPA | 两个具有 6MHz 增益带宽的 OPA | 两个具有 6MHz 增益带宽的 OPA |
| 比较器 | 最多 3 个，带 8 位 DAC | 1 个，带 8 位 DAC |
| 12 位 DAC | 1 Msps | 不支持 |
| GPAMP | 350kHz 增益带宽 | 350kHz 增益带宽 |
2.1 集成业界卓越的 12 位 ADC
MSPM0 ADC 可提供同类 MCU 任何 ADC 中出类拔萃的 ENOB 和 SNR 性能。该 ADC 在 MSPM0G 器件上提供 12 位 4Msps 采样和 14 位 250ksps 平均采样，在 MSPM0L 器件上提供 12 位 1.45Msps 采样。硬件值计算功能无需软件和 CPU 干预即可提高 ADC 的有效分辨率。该 ADC 还在低功耗模式下以这样的高速度运行，唤醒时间短。可直接从板载 OPA、DAC、温度传感器和多达 16 个外部输入通道采样的 ADC 信号。基准电压可连接至 VDD、外部基准或内部基准。可配置的 12 位、10 位和 8 位分辨率还支持更快的采样率。图 2-1 显示了 MSPM0 ADC 的关键属性。
图 2-1 MSPM0 ADC 主要特性2.2 具有基准 DAC 的双模式比较器
MSPM0 比较器提供超低功耗和快速工作模式，MSPM0L 集成了一个比较器，MSPM0G 器件集成了多达 3 个比较器。比较器具备一定的灵活性，可支持比较器输出的软件可选模拟滤波器、可编程迟滞和 8 位 DAC 中的两个输入代码，以配置基准电压发生器。在 MSPM0G 器件中，两个比较器可以结合起来创建一个窗口比较器。图 2-2 显示了 MSPM0 比较器的关键属性。
图 2-2 MSPM0 比较器主要特性2.3 缓冲 12 位 1Msps DAC
除了集成了 8 位 DAC 的比较器，MSPM0G 器件还支持板载 12 位高性能 DAC，该 DAC 可配置为 8 位或 12 位电压输出分辨率。在 MSPM0G 12 位 DAC 中，完全支持 4x12 位内部 FIFO 以及与 DMA 控制器的操作，并且 DAC 输出在内部连接到板载 OPA、ADC 和 COMP。图 2-3 显示了 MSPM0 DAC 的关键属性。
图 2-3 MSPM0 DAC 主要特性2.4 零漂移和零交叉斩波器 OPA
MSPM0L 和 MSPM0G 器件集成了两个高性能 OPA，MSPM0L134x 型号支持 TIA。MSPM0 OPA 为同相和反相常见提供各种输入通道。MSPM0 OPA 支持斩波模式，该模式具有标准斩波和 ADC 辅助斩波。支持烧毁电流源 (BCS)，以监控传感器的输入信号并检测传感器是否正常工作。图 2-4 显示了 MSPM0 OPA 的关键属性。
图 2-4 MSPM0 OPA 主要特性3 使用 MSPM0 模拟外设轻松灵活地创建系统
MSPM0 器件支持针对单个模拟特性和多个模拟外设的灵活组合的不同方案。无需添加外部器件即可实现额外电路来支持这些功能 – 所有配置都可以在一个器件中轻松完成。下一节中的示例演示了使用 MSPM0 器件构建模拟特性时的易用性和灵活性。
3.1 ADC 采样和转换
采样保持时间决定了在执行数字转换之前对信号进行采样的时间。在采样阶段，内部开关允许对输入电容器充电。电容器充满电所需的时间取决于连接到 ADC 输入引脚的外部电容器。图 3-1 显示了 MSPM0 ADC 的模型。
图 3-1 ADC 连接图ADC 输入阻抗 Rin 和采样保持电容 CS/H 的值可在器件特定数据表的 ADC 电气特性 部分中找到。IO 输入电容 Cin 的值可在器件特定数据表的数字 IO 电气特性 部分中找到。ADC 模型前面的 Rpar 和 Cpar|CI 的功能是为电荷注入提供一条路径，并在 Vin 和 ADC 模型之间进行一些滤波。CI 仅专用于 IO 输入电容，并被视为 RC 滤波器的一部分。
3.2 差分和级联 OPA 配置
某些 MSPM0G 和 MSPM0L 器件支持两个 OPA。如果器件上有两个运算放大器，则可将其用作差分放大器或级联模式。
图 3-2 显示了如何在 MSPM0 器件中使用两个 OPA 构成差分放大器的示例。
图 3-2 MSPM0 OPA 作为差分放大器该电路根据电阻器 R1 和 R2 添加或减去电压。电压差可通过图中的公式计算，OPA 输出也可通过板载 ADC 上的 MSPM0 或作为比较器的输入进行测量。
如果一个 OPA 的增益不足以获得额外增益，则可以将两个 OPA 配置为级联模式。图 3-3 显示了级联放大器的图。总增益基于电阻器 R1、R2、R3 和 R4 的配置。
图 3-3 级联模式下的 MSPM0 OPA3.3 窗口比较器模式
MSPM0G 器件支持多个比较器，并且可以组合两个比较器来创建一个窗口比较器。窗口比较器中使用了两种不同的阈值电压。如果输入信号处于窗口范围内，则比较器输出为高电平。如果信号超出窗口范围，则输出低电平。图 3-4 显示了窗口比较器模式。
图 3-4 MSPM0 窗口比较器模式