最近在開發一款產品的過程中用到了STM32G4系列的產品STM32G491，了解到該產品的一些優勢，不僅其數字處理能力強大，更重要的是集成了豐富的模擬外設電路 - 多路模擬開關/比較器/運算放大器、ADC、DAC、溫度傳感器等，而且運算放大器的結構和增益都可以編程，非常靈活，能夠滿足大多數場景的應用，比如電機控制、工業設備、儀器儀表、數字電源等產品。

順便講一下，這顆芯片用在電賽中會非常合適 - 功能強大、產品指標較高，使用便捷。

雖然單顆器件的價格會高一些，但高集成度節省了板卡的面積，降低了BOM的整體成本，當然更重要的是其靈活性。

這顆器件的數字信號處理能力也非常強，比如帶有FPU功能的Cortex M4內核能夠運行到高達170MHz的時鐘速度，并支持：

數學運算加速，比如Cordic - 非常適用于FOC電機控制

濾波數學加速（FMAC）- 數字電源、Sigma Delta調制、噪聲成型，有FIR濾波器和IIR濾波器

以下是一個系統應用，充分利用了數字信號處理和模擬信號處理的混合能力，在一顆芯片中搞定所有的功能：

這個芯片的定位就是電機控制、數字電源等，有不同的系列，在我們的產品中出于性價比的考慮，選用了STM32G491系列。

其內部有3個12位/4Msps的ADC、4路12位，最高轉換率可以達到15Msps的DAC（搭配能夠產生各種信號的算法，做信號發生器非常方便）、還有4個可以靈活編程的運算放大器。

STM32G4系列內部運算放大器的結構如下：

可以通過寄存器的配置來設置內部的連接關系和放大器的增益

它的主要技術指標：

輸入電壓偏移：大約位+/-3mV（通過內部的校準以后能夠達到的精度）

模擬帶寬：大約13MHz

壓擺率：正常模式大約為6.5 V/μs， 高速模式大約為45 V/μs.

輸出飽和電壓：低于100mV（軌到軌）

增益：

正：+1， +2， +4， +8， +16， +32， +64

負：-1， -3， -7， -15， -31， -63

開環增益：-95dB

喚醒時間：3 μs

配置為反相放大器：

反相放大器再并聯反饋電阻

配置為同相放大器

同相放大器并聯反饋電阻/電容

反相放大器的輸入端通過模擬開關切換輸入的信號源

在同相放大器的輸入端通過模擬開關切換輸入源

放大器的輸出端也可以通過模擬開關切換，可以將信號輸出到外面的管腳，也可以直接連接到內部ADC的輸入端。

可以在芯片外部添加直流偏移：

同相放大器添加外部濾波器：

添加外部直流偏移 + 濾波器：

下面是幾個應用示例：

用于光電檢測的跨阻配置：

2. 用于驅動ADC的跟隨器

3 同相放大配置中的內部增益可編程調節：

4 用于ADC輸入端的抗混疊濾波器（AAF）的作用對比示意：

5. 采用了外部電容的可編程增益配置

6. 雙電機控制應用中的STM32G4內部配置：

電機驅動的外部電路連接：

今天文章中的截圖來自ST官網上的一篇應用指南，內容有43頁，有興趣的同學可以搜一下來細致閱讀，該文章的名字為：

AN5306： Operational Amplifier （OPAMP） usage in STM32G4 Series

希望對大家有幫助。

更希望備戰電賽的同學們有幫助！

編輯：jq