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

若对上述MCU有兴趣或需进一步信息，可浏览笙泉科技官网: 

MG32F00x系列  超值登场

超值型 (MG32F003/F005系列) MCU 是笙泉科技近期新推出的通用型高性价比 MCU平台。它搭载高性能的Arm® Cortex-M0 32 位内核，主频最高可达 60MHz，支持 16KB 到 32KB Flash 存储范围；主打小封装(20/28/32引脚)，适用于广泛的消费电子、工业(温控/数显表...)及8 位 MCU 之替代应用。ADC / UART / SPI / I2C等外设应有尽有，拥有更强悍的性能，却只需接近8位MCU的价格，对终端客户而言极具吸引力。

赶快抢先来看它们有哪些亮点和适合应用吧!

超值型MCU (1): MG32F003特色:

●32位 MG32F003与 8位 STM8S003F3电源/脚位兼容

●比STM8S003还多的2个IO数量

●主频速度提升(最高48MHz)，在于取代8/16位MCU升级

●8通道的12位 ADC，可检测不同传感器数值

●3 组的16位定时器，可输出不同频率的PWM

●具有USART、SPI、IIC通讯接口，有CRC功能

●20Pin小封装，105度工规温度，适用各种小型设备场景

MG32F003主要应用:

超值型MCU (2): MG32F005特色:

●32KB Flash空间，最高主频速度可达60MHz

●2组OPA放大、2组ACMP比较器，适用小讯号放大及阈值/唤醒设定

●10通道的12位 ADC，可检测不同模拟讯号的数值

●5组的16位定时器，其中1种可互补PWM输出含死区控制

   其中1种可设置32位自动加载递加/递减计数

●具有USART/SPI通讯接口，以及DMA传输，内建温度传感器

●TSSOP28 / QFN32封装，26个IO数量

●105度工规温度，适用安防/工业场域

MG32F005主要应用:

MG32F00x系列规格:

稳健增长的市场

智能门锁是一种可以通过智能手机、指纹识别、密码等方式打开的电子门锁。近年来，随着人们对智能家居的需求不断增加，智能门锁市场也逐渐兴起。依據IMARC Group 的報告，2022年全球智能锁市场规模估计为19亿美元， 展望未来智能门锁市场將呈现快速增长的趋势，预测到 2028 年将达到 54 亿美元， 2023 年至 2028 年间的年複合增长率 (CAGR) 为 19.8%。

目前，智能门锁市场主要集中在北美和欧洲地区，这两个地区的消费者对智能家居产品的接受程度较高。同时，亚太地区也是一个快速增长的市场，预计未来几年将成为智能门锁市场的主要增长点。

智能门锁方案简述

智能门锁的应用对主控芯片的速度、内部资源、通信接口和可靠性等方面要求较高，而笙泉的Cortex-M3系列足以满足智能门锁在这些方面的需求。

MG32F103主要特色：

• 高速SPI (24MHz)，支持QSPI

• 高速UART (6MHz)

• 全速USB2.0 (12MHz)

• 精准的12位ADC，转换率达1Msps

• 高分辨率20位PWM

智能门锁功能框图：

笙泉Cortex-M3系列介绍

MG32F10x系列

笙泉科技MG32F10x系列系统频率最高达72MHz/96MHz，为产品的运行提供能量保障。它还拥有11个通信接口：

丰富的通信接口可用于通信、数据存储和人机交互等，实现可靠的数据传输，为智能门锁提供与外界交流的通道，让其足够智能。

另外，在功耗管理方面，MG32F10x系列支持三种省电模式：睡眠模式、停止模式、待机模式；

• 动态模式功耗：160uA/MHz  

• 停止(Stop)模式功耗：18.5uA@3.3V

• 待机(Standby)模式功耗：4.5uA@3.3V

• VBAT (with RTC) 功耗：1.1uA@3.3V

可以发现其在功耗上控制得不错，智能门锁在停电使用备用电源的情况下也无需为电担忧。

MG32F157

MG32F157系统频率最高也是可以达到96MHz。 通信接口相比于MG32F10x系列增加到了15个：(参见表1的比较)

表1   MG32F10x与 MG32F157支持接口之比较

• 2个I2S：可工作于主模式和从模式，支持从8kHz到48kHz的音频采样频率。

• 1个CAN2.0 A/B：速度可达1 Mbit/s，可接收和发送具有11位标识符的标准帧以及具有29位标识符的扩展帧。

• 1个SDIO：提供SD/SDIO/MMC主机接口，在三种不同的数据总线模式下<1位(默认)、4位和8位> 支持多媒体卡系统规范版本4.2。

MG32F157的Standby模式功耗仅有1.5uA@3.3V, VBAT(with RTC)功耗仅有0.9uA@3.3V。与MG32F10x系列相比分别降低了66%和18%，即使长时间停电，也无需担心备用电源不够用。

另外，MG32F157还支持硬件AES加密算法，可用于数据传输和外部控制信号传输中的加密；保障数据安全，防止门锁被恶意破解、控制，保障生命财产安全。

在智能家居的浪潮中，智能门锁已经成为家庭安全保障的重要组成部分。作为智能门锁的大脑，一颗好的MCU对于提高门锁的安全性和智能化程度、增强用户的使用体验起着关键作用。