前言
STM32L4 集成了运算放大器(OPAMP)，可对模拟信号进行放大处理，可节省 MCU 外接 OPAMP 的硬件成本。本文档将介绍 STM32L4 的片内 OPAMP 的不同工作模式，并提供配置 OPAMP 的例程。

STM32L4 运算放大器特性
以下是 STM32L4 OPAMP 的关键特性：
轨对轨输入、输出；
低漂移电压，且漂移可以在应用中校准；
两种功耗操作模式：
         正常模式：约 120 微安电流
         低功耗模式：约 40 微安电流
多种片内配置：
         标准模式：外部增益设置
         跟随器模式
         PGA 模式：内部增益设置(2 倍，4 倍，8 倍，16 倍)
         PGA 模式：用于滤波的反向输入内部增益设置(2 倍，4 倍，8 倍，16 倍)
增益带宽：1.6MHz
快速的唤醒时间：支持模式 10 微妙，低功耗模式 30 微妙。
输入失调电压：校准之后的输入偏移电压小于 1mV，出厂设置的偏移电压为 10mV。
输入偏置电流：小于±1nA(对于专用模拟引脚)
工作条件：1.8V




使用内部开关连接反向输入到外部电阻，运算放大器可以被配置为使用外部反馈电阻的运算放大器电路。



使用内部开关连接输出到反向输入，运算放大器可以被配置为一个内部电压跟随器。内部电压跟随器模式下，被分配到运算放大器的反向输入引脚是空闲的，所以该引脚可以被配置为 GPIO 的其它功能功。




STM32L4 的运算放大器支持使用 4 个固定增益的反向放大器模式。反馈电阻通过可编程增益放大器功能来配置 2,4,8 或16 倍的增益。



运算放大器也支持输出到反向输入的外部连接来创建 PGA 模式，使用外部电容来添加 PGA 配置的低通滤波器特性。


硬件环境
本文档硬件环境基于 STM32L476G-EVAL，硬件原理图如下：


图 5 STM32L476G-EVAL OPAMP 电路

OPAMP1 的输入和输出分别对的引脚是 PA0，PA1 和 PA3，同向输入 P0 连接到 JP7 的 1 脚，运放的输出 PA3 有个测试点 TP9。运放 OPAMP1 的增益取决于电阻 RV2 和 R121，增益的计算公式如下：
                                          增益 = 1 + (RV2) ÷ (R121)
RV2 的阻值范围从 0 到 10kΩ，R121 是 1kΩ，增益可从 1 到 11 变化，连接到 PA0 的电阻 R63 可以减小输出的偏移。


软件配置
以外部增益配置为例，进行 STM32CubeMX 配置，在配置之前确保 CN10 连接上，JP10 连接到 12 方向或者 23 方向。
1.选择 STM32L476ZGTx，如下所示：



2.配置时钟为 80MHz 系统时钟，如下图所示：



3.配置 OPAMP1 为标准外部增益配置模式，如下图所示：



至此，CubeMX 中已经配置了一个简单的 OPAMP 外部增益配置的例子，使用 CubeMX 生成工程代码，并在 main.c 中添加如下代码来开启 OPAMP。

1. /*## Start OPAMP #####################################################*/
   
2. /* Enable OPAMP */
   
3. if(HAL_OK != HAL_OPAMP_Start(&OpampHandle))
   
4. {
   
5. Error_Handler();
   
6. }

复制代码

运行软件后，调节 RV3 来调节 OPAMP 的正向输入电压，调节 RV2 来调节 OPAMP 的增益，通过电压测量工具可测量OPAMP 的正向输入与输出电压，通过输出电压与输入电压比值和(1+RV2/R121)进行对比。



总结
片内的 OPAMP 可对模拟信号进行放大处理，配合片内的 DAC 等外设，可实现各种不同的应用。本文档提供了STM32L4 OPAMP 的一个简单易用的例子，更多详细的应用请参考 STM32L4x6 用户手册等资料。