[经验分享] MCU中运算放大器的应用与比较

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 楼主| sdlls 发表于 2025-7-12 11:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
MCU内置OPA: 信号放大、提高精度运算放大器(Operational Amplifier,缩写OPA,op amp或opamp),简称运放,是放大两个输入之间电压差的集成电路,它能够大幅放大输入的信号,也可以消除输入信号中的噪音。在日常生活的电子产品或微控制器应用中,常须将微弱讯号放大至可以处理的级别,如声音的放大、微弱讯号的变强,从而提供更高精度、更可靠的数据处理。运算放大器的运用很广泛,例如在自动控制系统中,运算放大器可增加传感器的信号幅度,进而更顺畅地控制设备的运动。
兹此为您介绍笙泉科技陆续已推出的三项内建运算放大器(OPA)电路的MCU,分别是MG82F6P32、MG32F005、MG32F157系列。此三系列皆支持轨至轨(Rail to Rail)运算放大器,可用于放大微小信号,皆可因应并满足客户各种应用的设计挑战 (参阅表1) 。

表1_笙泉科技OPA 运放产品线


MG82F6P32
●支持2组OPA运放,适用小讯号放大及阈值设定 ●轨对轨放大,电压范围更宽不失真●低输入漂移   - 出厂端校准3mV
   - 客户端校准0.5mV~1mV
●支持低功耗模式,静态电流0.3mA
●输入通道
   - 支持内部1.2V参考电压作为输入
   - 可串接PGA作为前置放大器
●比较器模式下,支持中断唤醒
●高带宽15MHz强化信号稳定性,高摆率可快速爬升不失真


另外,从表2笙泉科技MCU OPA功能与友商竞品的比较上,不论是在静态电流、共模输入电压范围、输出/入电压、带宽、摆率等性能指标,笙泉科技MG82F6P32的表现皆更胜出。

表2_笙泉MG82F6P32与竞品OPA性能比较

MG32F005
●支持2组OPA运放: 每个OPA的输入/输出都连接到I/O,通过共享I/O可与ADC、比较器相连
●支持轨对轨输入/输出



MG32F157
●支持3組OPA运放,可用于放大微小信号:
  - 轨对轨输入/输出电压(0~VDDA)
  - 低输入偏置电压(<5mV)
  - 高开环增益(106dB)
  - 高增益带宽(20MHz)
●显著提升ADC采集小信号性能
  - 支持OPA内部输出到ADC采集
●省去外围OPA元件
●OPA可做比较器使用




mollylawrence 发表于 2025-8-4 09:52 | 显示全部楼层
运算放大器(简称 “运放”)是连接模拟传感器与数字处理核心的关键桥梁,主要用于模拟信号的调理
houjiakai 发表于 2025-8-4 13:55 | 显示全部楼层
通过电压跟随器实现高输入阻抗与低输出阻抗的转换,避免前级电路负载效应
hudi008 发表于 2025-8-4 17:38 | 显示全部楼层
运放可配置为 ​​比较器​​(Comparator),用于检测信号阈值(如过压/欠压保护、电平检测)。相比专用比较器,片上运放的优势是 ​​无需额外引脚​​,且可与ADC复用。
earlmax 发表于 2025-8-4 20:28 | 显示全部楼层
追求高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特性,适用于模拟信号处理。
uytyu 发表于 2025-8-5 09:07 | 显示全部楼层
运算放大器可以配置为积分器和微分器,用于信号的积分和微分运算,常用于控制系统的反馈回路中。
pentruman 发表于 2025-8-5 11:52 | 显示全部楼层
高频应用需选择 ​​低噪声运放​​(如STM32F4的OPAMP噪声密度≈10nV/√Hz),并在输入端并联小电容(如100pF)滤除高频噪声。
mickit 发表于 2025-8-5 12:41 | 显示全部楼层
运放输入/输出电压需与MCU参考地匹配,避免电势差引入噪声。
uiint 发表于 2025-8-5 13:37 | 显示全部楼层
运算放大器可以配置为电压跟随器,用于阻抗匹配,确保信号传输的稳定性和准确性。
fengm 发表于 2025-8-5 14:20 | 显示全部楼层
主要用于信号的线性放大和处理,适用于需要精确控制和信号调理的应用。
timfordlare 发表于 2025-8-5 15:17 | 显示全部楼层
内置运放无需外接OPA芯片,降低成本和PCB空间
hudi008 发表于 2025-8-5 16:09 | 显示全部楼层
运放搭建差分放大器,抑制共模噪声
蚊子的噩梦 发表于 2025-8-6 21:00 | 显示全部楼层
笙泉科技的MCU确实在运算放大器方面做得不错,特别是MG82F6P32系列,其低输入漂移和高带宽特性对于精密信号处理非常有帮助。
sdCAD 发表于 2025-8-7 14:31 | 显示全部楼层
将传感器的原始规范信号调理为 ADC 可识别的信号。
iyoum 发表于 2025-8-7 15:13 | 显示全部楼层
省去外部运放芯片,降低BOM成本;轨至轨输入/输出设计支持0~VDDA电压范围,适配单电源供电场景。
febgxu 发表于 2025-8-7 17:33 | 显示全部楼层
MG32F157内置3组轨至轨运算放大器,支持20MHz带宽和106dB开环增益,可直接放大微小信号
maqianqu 发表于 2025-8-10 22:42 | 显示全部楼层
构建电压加法器或减法器,用于多传感器数据融合或差分信号提取
mmbs 发表于 2025-8-11 16:08 | 显示全部楼层
在运放电源引脚附近并联100nF陶瓷电容(高频滤波)和10μF电解电容(低频储能),抑制电源纹波。
1988020566 发表于 2025-8-11 21:56 | 显示全部楼层
优先利用MCU片上运放减少外部元件,同时根据信号特性(幅度、频率)和精度要求选择合适的运放参数(GBW、噪声、失调)。
sheflynn 发表于 2025-8-12 01:43 | 显示全部楼层
在压力传感器应用中,运算放大器可以用于将传感器的非线性输出转换为线性信号,便于MCU处理。
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