基于PSoC的V/F轉換器實現

摘要：介紹一種可編程系統芯片PSoC(Programmable System on-Chip)的主要功能，邏輯結構及其系統實現。分析了V/F轉換器的基本原理，提出了在傳統V/F轉換器的基礎上，通過使用PSoC上的數模混合信號陣列芯片實現壓頻轉換的功能。相比傳統技術，新設計方式易于多功能集成，簡化了外圍電路，具有成本低廉，精度高，功耗低，可靠性好的優點。
關鍵字：PSoC V/F轉換器 數模混合信號陣列芯片

1 引言

由美國賽普拉斯(CYPRESS)公司推出的可編程片上系統(PSoC)混合信號陣列是一款完整的系統級解決方案。該芯片包括可配置的數字和模擬外設，8位微控制器和三種嵌入式存儲器。與傳統單片機的根本區別在于PSoC內部集成的數字和模擬模塊是可配置的，可以根據不同設計要求調用不同的數字和模擬模塊，完成芯片內部的功能設計，實現使用一塊芯片就可以配置成具有多種不同外圍元器件的微控制器，真正實現了微控制器的通用可配置。PSoC最大限度的將設計的靈活性與易用性相結合，大大提高了開發效率，降低了系統開發的復雜性和費用，同時增強了系統的可靠性和抗干擾能力。

1.1 PSoC內部結構

PSoC微控制器集成了一個快速8比特的CPU，8~16KB的Flash程序存儲器，SRAM數據存儲器，以及數字和模擬模塊。

PSoC有8個數字模塊（4通訊能力）和12個模擬模塊（4連續時間型和8開關電容式）。數字模塊可被配置為計時器，控制器或串行通訊端口。模擬模塊可以通過連接需要的寄存器，設置合適的運算放大器電路，編程實現放大器，濾波器，比較器，模數轉換器等功能。入圖一所示。

1.2 PSoC軟件工具

PSoC Desinger是基于Windows的軟件開發工具。包括器件編輯器，應用程序編輯器，調試器。器件編輯器：選擇，放置和配置用戶模塊，資源和引腳；應用程序編輯器：包括C編譯程序，匯編程序，庫管理程序；調試器：支持在線仿真，設置斷點并進行跟蹤。

(圖一)

2 工作原理

V/F轉換是將被測物理量經傳感器轉換成與被測信號成比例的連續變化的電壓(或電流)量，再轉換為電壓〔或電流)的脈沖頻率(f)或周期(T)。根據電荷平衡式可知，輸出頻率 ，說明輸人電壓 與f存在線性函數關系。在PSoC中，使用連續時間模塊(CT)和一個開關電容模塊(SC)就可以實現V/F轉化。

V/F 轉換器的原理圖如圖二所示。

（圖二）