本期我们就来介绍一下STM32G474RE中如何利用板载运算放大器放大不带偏置的交流信号（负电压）。

% r3 f# \. D( A/ [7 |4 v3 U

首先根据STM32G474的芯片手册，其运算放大器具有非常多的功能，由许多的多路复用器进行选择。



& M' ^0 U! H6 a. x其部分运算放大器同向输入端可以连接至板载数模转换器，关于这两路DAC（STM32G474RE中总共有四个DAC）

2 _1 Z3 D9 O/ p9 }2 w! |0 }! V
6 N+ Q$ M. p& T5 ^/ B
/ y+ E: }- r  M. Q可以看到DAC3和DAC4是没有直接的GPIO连接的，但是我们它可以连接至OPAMP的同相输入端，这使得我们可以通过OPAMP的跟随器（Follower）来将其输出。
/ X" J) F9 H7 e/ L
6 l. l8 R- F; ^' E" c1 J2 Z

5 o! v, e. m$ D1 Q" ~同样的，本期我们想要处理负输入端的信号我们也要用到OPAMP的同向输入端接入DAC的这个特性，我们使用DAC的输出作为一个偏置构成一个反向比例放大电路。

0 ~3 S- T! G# a# T
, L+ b) {7 m- a' n3 Y  B
+ _6 B. I* H) \- }8 u具体的配置电路图在手册中说明了，其中的VINP留出（我们将其配置为连接到DAC）,我们的信号从VINM（反相输入端）输入，其遵守以下的公式。

$ e8 [% `3 ]" _! G: W* z( `* y
. p9 ^5 F- ?" c* v: [
% y* J7 `0 J' [( J7 S+ Q所以我们的输出公式则是成为一个带直流偏置的反向比例放大器。
- _1 m7 ?" v/ ~6 ^4 f7 |3 {2 s1 p
% O( T) O9 M( o3 o; S接着让我们来实际操作一遍。
9 b7 Z# `+ t* Z/ K# h$ t1 o

9 q% c! o$ Y& I  A3 H: y
首先我们打开DAC的通道输出，但是这里并没有直接的GPIO来测试是否正常。
$ J  |/ [) G) ?
: u2 V6 j0 D" U3 h6 B- ~- R4 Q
9 h& n) n# O5 U7 o- [
接着我们设置为PGA的反向放大，并且将同相输入端接入DAC的输出引脚。

配置我们的工程其他内容。
. F, D7 P$ Z) L% R/ e6 t6 b4 i4 G

1. HAL_OPAMP_Start(&hopamp4);
   . D) V. B, u/ O  {. t: i6 {
2. 
     W; N2 U, }! I8 r6 h! E
3.   HAL_DAC_Start(&hdac4,DAC_CHANNEL_1);
   
4.   HAL_DAC_SetValue(&hdac4,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,4095/2);

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在工程中开启我们的运算放大器以及DAC，设置DAC的输出，这里我将DAC输出设置为1.665V，由于我们的反向输出端空置，因此此时电路的作用等价于跟随器。输出端输出电压为DAC电压。

/ K+ s" t! H: M: e由于我们配置的放大倍数是2 or -1；放大倍数是-1即电阻Rf和R相等，因此Vout = 2 * Vd - Vin。所以我们配置DAC的输出电压为四分之一的参考电压，这样子让可以让Vout的偏置电压为参考电压的一半。
$ ~$ a  d) u/ {2 X! U
接着测试我们的运算放大器。
, b! r( \/ H% \9 P

% s) {/ H8 R- N8 b  l
: `2 @2 L8 q" n% O可以看到我们做到了一个带偏置的反相放大器，其放大倍数为1。

接着我们测试高放大倍数比例放大器。
% i6 u$ H( V* _5 o

1.   HAL_OPAMP_Start(&hopamp4);
   ! |, ^( r8 z$ B# F: @3 o
2. 
   
3.   HAL_DAC_Start(&hdac4,DAC_CHANNEL_1);
   ; _: r: d' t4 u
4.   HAL_DAC_SetValue(&hdac4,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R,4095/15);

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我们将直流偏置调整为原来的三十二分之一，之后调整PGA放大倍数为16倍。
! K8 }4 _& V2 ~5 ^" ]
/ x: ^& j# a7 D* R: b


6 w; x  g' L/ _& m
! c5 c5 I( k0 i( e/ w& d  O4 b可以看到，我们将一个峰峰值为100mv的信号放大-15倍，之后输出波形也非常的完美。
) N4 o# W' p' J9 j0 ?6 Z
1 a+ y  P7 W7 L3 r
最后我们测试其最大的放大倍数。



3 K7 \. \8 J/ u9 k

我们将一个峰峰值20mv的信号放大-63倍，这里由于示波器性能问题（我这个信号线也不是特别好）所以通道二的信号看起来很差，但是输出信号却非常的好。


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