ADUCM355 具有化学传感器接口的精密模拟微控制器

优势和特点

• 模拟输入/输出
  • 16 位，400 kSPS ADC
  • 电压、电流和阻抗测量功能
    • 内部/外部电流和电压通道
    • 超低漏电开关矩阵和输入多路复用器
    • 输入缓冲器，可编程增益放大器
• 电压 DAC
  • 2 个双输出 VDAC
    • 输出范围 0.2 V 至 2.4 V±（传感器电压为 2.2 V）
    • 2 位偏置恒电位和 TIA 放大器
      • 超低功耗，每个 DAC 为 1 μA
  • 一个高速 12 位 VDAC
    • 输出范围到传感器 ±607 mV
    • 用于阻抗测量的高速 TIA
    • 输出上的可编程增益放大器
• 放大器、加速器和基准电压源
  • 2 个低功耗、低噪声放大器
    • 适用于电化学检测中的恒电位仪偏压
  • 2 个低功耗、低噪声 TIA
    • 适用于测量传感器电流输出
      • 范围为 200pA 至 3mA
    • 可编程负载和增益电阻
  • 模拟硬件加速器
    • DDS 波形发生器
    • DFT 和数字滤波器
  • 2.5 V 和 1.82 V 片内精密基准电压源：

• 内部温度传感器，精度为 ±2°C
• 阻抗测量范围为 <1Ω 至 10MΩ, 1Hz 至 200kHz
• 伏安法扫描速率高达每秒 2,000 步
• 微控制器
  • 26 MHz ARM Cortex-M3 处理器
  • 串行线端口支持数字码下载和调试
  • 128 kB 闪存/ 64 kB SRAM
• 安保/安全
  • 采用 AES-128 和 AES-256 的硬件加密加速器
  • 带可编程多项式发生器的硬件 CRC
  • 用户闪存的读/写保护
• 片内外设
  • UART、I²C 和 SPI 串行输入/输出
  • 最多 10 个 GPIO 引脚
    • 外部中断选项
    • 通用、唤醒和看门狗定时器
• 电源
  • 2.8 V 至 3.6 V 电源和有效测量范围
  • 电源监控器
  • 数字部分的有功电流消耗为 30 μA/MHz
  • 带外部传感器偏置的休眠，8.5 μA
  • 关断模式，不保留 SRAM，2 μA
• 封装和温度范围
  • 6 mm × 5 mm, 72 引脚 LGA 封装
  • 完全指定在 −40°C 至 +85°C 环境中运行

产品详情

ADuCM355 是一款片内系统，设计用于控制和测量电化学和生物传感器。ADuCM355 是一款基于 ARM^®Cortex^™-M3 处理器的超低功耗、混合信号微控制器。它设计具有电流、电压和阻抗测量功能。

ADuCM355 具有 16 位、400 kSPS、多通道逐次逼近寄存器（SAR）模数转换器（ADC），带有输入缓冲器、内置抗混叠滤波器和可编程增益放大器（PGA）。电流输入包括三个具有可编程增益和负载电阻的互阻放大器（TIA），用于测量不同类型的传感器。模拟前端（AFE）还包含两个低功率放大器，专门设计用于恒电位器，以保持外部电化学传感器的恒定偏置电压。这两个放大器的同相输入由片内双输出数模转换器（DAC）控制。模拟输出包括另一个高速 DAC 和输出放大器，用于产生交流信号。

ADC能够以高达 400 kSPS 的转换速率工作，输入范围为 ±0.9 V。ADC 之前的输入多路复用器使用户可以选择输入通道进行测量。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电压通道。内部通道用于内部电源电压、裸片温度和基准电压源的诊断测量。

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仪放大器的同相输入，另一个输出则控制互阻放大器（TIA）的同相输入。

第三个 DAC（有时称为高速 DAC）专为高功率 TIA 设计，用于其阻抗测量。其输出频率范围高达 200 kHz。

提供精密的 1.82 V 和 2.5 V 片内基准电压源。内部 ADC 和 VDAC 电路使用该片内基准电压源，来确保所有这些外设的低漂移性能。

ADuCM355 集成了 26 MHz ARM Cortex-M3 处理器。它是一款 32 位精简指令集计算机（RISC）机器，可提供高达 32.5 DMIPS 的峰值性能。ARM Cortex-M3 处理器还具有灵活的多通道直接存储访问控制器（DMA），支持串行外设接口（两个独立的 SPI 端口）、通用异步接收器/变送器（UART）和 I2C 通信外设。ADuCM355 具有 128 kB 非易失性闪存/EE 存储器和片内集成的 64 kB SRAM。

数字处理器子系统用 26 MHz 片内振荡器计时。这是主数字裸片系统时钟的来源。可选择 26 MHz PLL 作数字系统时钟。该时钟可进行内部细分，以便处理器以较低的频率工作，并节省功耗。提供低功耗内部 32 kHz 振荡器，可用于定时器计时。ADuCM355 包括三个通用定时器、一个唤醒定时器（可用作通用定时器）和一个系统看门狗定时器。

模拟子系统有一个独立的 16 MHz 振荡器，用于为模拟裸片上的 ADC、DAC 和其他数字逻辑计时。模拟芯片还包含一个独立的 32 kHz 低功耗振荡器，用于为低压裸片上的看门狗定时器计时。32 kHz 振荡器和这个看门狗定时器都独立于数字裸片振荡器和系统看门狗定时器。

可以根据特定应用需要，配置一系列通信外围设备。这些外设包括 UART、I²C、2xSPI 和 GPIO 端口。GPIO 与通用定时器相结合，可以组合生成脉冲宽度调制（PWM）型输出。

片内工厂固件通过 UART 触发支持在线擦除用户闪存，同时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 采用 2.8 V 至 3.6 V 电源供电，额定温度范围为 −40°C 至 +85°C。该芯片采用 72 引脚 6 mm × 5 mm 陆栅阵列（LGA）封装。

应用

• 气体检测
• 食物质量
• 环境检测（空气、水、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

方框图