Visão geral da família de produtos PIC18-Q71
Tradicionalmente, os MCUs são dispositivos principalmente digitais, com somente capacidades analógicas básicas. Em outras palavras, qualquer coisa mais avançada do que medições básicas com um Conversor Analógico-Digital (ADC) seria implementada usando componentes discretos em outros lugares do projeto. No entanto, isso nem sempre precisa ser o caso. A família de MCUs PIC18-Q71 combina um núcleo de processamento central (CPU) de alto desempenho do tipo PIC18 com periféricos analógicos independentes do núcleo (CIPs) integrados para aplicações mistas de sinal e analógicas.
Esta família contém:
- Um Gerenciador de Periféricos Analógicos (APM)
- Um Conversor Analógico-Digital (ADC) Diferencial de 12 bits com Cálculo e Contexto
- Um Conversor Digital-Analógico (DAC) de 10 bits
- Dois DACs de 8 bits
- Dois Amplificadores Operacionais (OPAMPs) Integrados com Escalas de Resistores Internos
- Uma Referência de Tensão Fixa (FVR)
- Dois Comparadores Analógicos (CMPs)
- Um Detector de Cruzamento por Zero (ZCD)
- Um Indicador de Temperatura (TEMP)
Esses periféricos analógicos são adicionais à ampla gama de periféricos digitais integrados no chip, como o Modulador de Largura de Pulso (PWM) de 16 bits, o Timer Universal (UTMR) e o Verificador de Redundância Cíclica (CRC) com Scanner de Memória.
Com esses periféricos analógicos, os projetos podem ser reduzidos em tamanho, número de componentes e consumo de energia. Destaca-se que esta é a primeira família de MCUs a incluir um Gerenciador de Periféricos Analógicos (APM) – um timer especial que pode ligar e desligar os periféricos analógicos independentemente da CPU. Isso pode economizar uma quantidade substancial de energia em projetos onde a amostragem contínua não é necessária.
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Outro periférico presente é um ADC Diferencial de 12 bits com Cálculos e Contexto. Este periférico difere de um ADC normal por incluir recursos de cálculo e troca de contexto. Os recursos de cálculo permitem que o ADC execute operações de múltipla amostragem e operações matemáticas simples internamente, sem usar a CPU. O cálculo é comumente usado para automatizar a média ou melhorar a resolução do ADC por meio da sobre amostragem. O recurso de troca de contexto neste periférico permite que o ADC altere as configurações automaticamente, sem intervenção da CPU. Dentro do ADC, são fornecidos quatro contextos, cada um com seu próprio conjunto distinto de configurações. Cada contexto pode ser habilitado ou desabilitado para maior flexibilidade de projeto.
A família PIC18-Q71 também possui três DACs separados – um de 10 bits e dois de 8 bits. O DAC de maior resolução, de 10 bits, oferece mais precisão do que os DACs de 8 bits. Isso é especialmente importante ao combinar um DAC com um comparador analógico para monitoramento de limiar/ponto de ajuste de um sinal analógico.
O último periférico mencionado neste artigo é o OPAMP. Estes são amplificadores operacionais discretos integrados ao chip do microcontrolador. Uma escada de resistores interna é fornecida com cada OPAMP para definir o ganho ou (menos comumente) gerar uma tensão de polarização sem usar um DAC. O OPAMP pode ser usado com os outros periféricos no microcontrolador, incluindo o APM, CMP, ADC com Cálculos e Contexto e DACs.
Através dessas interconexões, aplicações mais sofisticadas podem ser criadas. Por exemplo, vamos criar um monitor de temperatura hipotético com baixo consumo de energia que amostra periodicamente um Detector de Temperatura de Resistência (RTD), um resistor especial que varia (quase) linearmente a resistência com a temperatura. Um dos OPAMPs e DACs no microcontrolador é usado para criar uma fonte de polarização de corrente constante para o RTD, enquanto o ADC com Cálculos e Contexto mede a tensão diferencial através do resistor.
Em seguida, o APM é configurado para periodicamente:
- Ativar os circuitos analógicos (corrente de polarização + ADC lado analógico)
- Aguardar a estabilização dos circuitos analógicos
- Ativar o sistema de amostragem do ADC (lado digital do ADC)
- Aguardar tempo suficiente para o ADC iniciar e concluir sua conversão
- Desligar os periféricos para economizar energia
Isso pode economizar uma quantidade substancial de energia, como mostrado no diagrama simplificado abaixo.
As características analógicas integradas nos microcontroladores da família PIC18-Q71 aprimoram os projetos ao reduzir a área de projeto, o número de componentes e o consumo de energia. Para obter mais informações sobre a família PIC18-Q71, visite a página da família.
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(*) Este post foi patrocinado pela Microchip
