ADuCM355是一个控制和测量电化学传感器和生物传感器的片上系统。ADuCM355是基于Arm®Cortex的超低功耗混合信号微控制器™-M3处理器。该设备具有电流、电压和阻抗测量能力。
ADuCM355具有16位、400 kSPS、多通道逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)、输入缓冲器、内置抗锯齿滤波器(AAF)和可编程增益放大器(PGA)。电流输入包括三个跨阻抗放大器(TIA),带有可编程增益和负载电阻器,用于测量不同的传感器类型。模拟前端(AFE)还包含两个低功率放大器,专为恒电位仪功能设计,以保持外部电化学传感器的恒定偏置电压。这两个放大器的非反相输入由片上双输出数模转换器(DAC)控制。模拟输出包括高速DAC和输出放大器,设计用于产生交流信号。
ADC以高达400 kSPS的转换速率工作,输入范围为-0.9 V至+0.9 V。ADC前的输入多路复用器允许用户选择用于测量的输入通道。这些输入通道包括三个外部电流输入、多个外部电压输入和内部通道。内部通道允许对内部电源电压、管芯温度和参考电压进行诊断测量。
三个电压DAC中的两个是双输出12位串DAC。每个DAC的一个输出控制恒电位放大器的同相输入,另一个控制TIA的同相输入。
第三DAC(有时称为高速DAC)是为高功率TIA设计的,用于阻抗测量。该DAC的输出频率范围高达200 kHz。
可提供精度为1.82 V和2.5 V的片上参考源。内部ADC和电压DAC电路使用此片上参考源,以确保所有外围设备的低漂移性能。
ADuCM355集成了一个26 MHz Arm Cortex-M3处理器,这是一个32位精简指令集计算机(RISC)机器。Arm Cortex-M3处理器还具有灵活的多通道直接存储器访问控制器(DMA),支持两个独立的串行外围接口(SPI)端口、通用异步接收器/发射器(UART)和I2C通信外围设备。ADuCM355具有128 kB的非易失性闪存/EE存储器和64 kB的单片随机存取存储器(SRAM)。
数字处理器子系统由26 MHz片上振荡器计时。振荡器是主数字管芯系统时钟的源。可选地,26MHz锁相环(PLL)可以用作数字系统时钟。该时钟可以在内部细分,以便处理器以较低的频率运行并节省电力。一个低功耗的内部32 kHz振荡器可用,可以为计时器计时。ADuCM355包括三个通用计时器、唤醒计时器(可用作通用计时器)和系统看门狗计时器。
模拟子系统有一个单独的16 MHz振荡器,用于对模拟管芯上的ADC、DAC和其他数字逻辑进行计时。模拟管芯还包含一个单独的32 kHz低功率振荡器,用于为模拟管芯上的看门狗定时器计时。32 kHz振荡器和该看门狗都独立于数字管芯振荡器和系统看门狗定时器。
可以根据特定应用的需要配置一系列通信外围设备。这些外设包括UART、I2C、两个SPI端口和通用输入/输出(GPIO)端口。GPIO与通用定时器相结合,可生成脉宽调制(PWM)型输出。
通过串行线调试端口(SW-DP)接口支持非侵入式仿真和程序下载。
ADuCM355工作电压为2.8 V至3.6 V,温度范围为-40°C至+85°C。该芯片封装在一个72引脚、6 mm×5 mm的陆地栅格阵列(LGA)封装中。
请注意,在整个数据表中,多功能引脚(如P0.0/SPI0_CLK)是通过整个引脚名称或引脚的单个功能(如P0.0)来引用的,而只有该功能是相关的。
特色
- 16位400 kSPS ADC
- 电压、电流和阻抗测量能力
- 内部和外部电流和电压通道
- 超低泄漏开关矩阵和输入多路复用器
- 输入缓冲器,PGA
- 两个双输出电压DAC
- 输出范围:对于12位输出,0.2 V至2.4 V(传感器的±2.2 V电压电势)
- 两个偏置恒电位仪和TIA放大器
- 超低功率,每个放大器1μA
- 一个高速12位电压DAC
- 传感器输出范围:−607 mV至+607 mV
- 用于阻抗测量的高速TIA
- 输出可编程增益放大器
- 两个低功率、低噪声放大器
- 适用于电化学传感中的恒电位偏置
- 两个低功率、低噪声TIA
- 适用于测量±0.00005μA至±3000μA范围内的传感器电流输出
- 可编程负载和增益电阻器
- 模拟硬件加速器
- 数字波形发生器(参考ADuCM355硬件参考手册)
- DFT和数字滤波器
- 2.5 V和1.82 V片上精密电压基准
- 阻抗测量范围<1Ω至10 MΩ,0.016 Hz至200000 Hz
- 26 MHz Arm Cortex-M3处理器
- 串口支持代码下载和调试
- 128 kB闪存/64 kB SRAM
- 带有可编程多项式生成器的硬件循环冗余校验(CRC)(参考ADuCM355硬件参考手册)
- 用户闪存的读写保护
- UART、I2C和SPI串行输入/输出
- 最多17个GPIO引脚
- 外部中断选项
- 通用、唤醒和看门狗定时器
- 2.8 V至3.6 V电源和有效测量范围
- 电源监控器
- 有源电流消耗:数字部分为30μA/MHz
- 外部传感器偏置休眠:8.5μA
- 无SRAM保留的关机模式:2μA
- 6 mm×5 mm,72引线LGA封装
- 完全指定用于−40°C至+85°C环境操作
应用
- 气体检测
- 食品质量
- 环境传感(空气、水和土壤)
- 血糖仪
- 生命科学和生物传感分析
- 生物阻抗测量
- 一般安培法、伏安法和阻抗谱功能
(图片:引出线)