El ADuCM355 es un sistema en chip que controla y mide los sensores y biosensores electroquímicos. El ADuCM355 es un microcontrolador de señal mixta de potencia ultra baja basado en el procesador Arm® Cortex™-M3. El dispositivo cuenta con capacidad de medición de corriente, tensión e impedancia.
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Descripción
El ADuCM355 cuenta con un convertidor de analógico a digital (ADC) de registro de aproximación sucesiva (SAR), multicanal de 16 bits, 400 kSPS, con buffers de entrada, filtro de antialias incorporado (AAF) y amplificador de ganancia programable (PGA). Las entradas de corriente incluyen tres amplificadores de transimpedancia (TIA) con ganancia programable y resistores de carga para medir diferentes tipos de sensores. La interfaz analógica (AFE) también contiene dos amplificadores de baja potencia diseñados específicamente para la capacidad del potenciostato para mantener una tensión de polarización constante en un sensor electroquímico externo. Las entradas no inversoras de estos dos amplificadores están controladas por convertidores de digital a analógico (DAC) en chip dual. Las salidas analógicas incluyen un DAC de alta velocidad y un amplificador de salida diseñado para generar una señal de CA.
El ADC funciona a tasas de conversión de hasta 400 kSPS con un rango de entrada de −0,9 V to +0,9 V. Un mux de entrada antes de que el ADC permita al usuario seleccionar un canal de entrada para la medición. Estos canales de entrada incluyen tres entradas de corriente externa, múltiples entradas de tensión externo y canales internos. Los canales internos permiten mediciones de diagnóstico de las tensiones de suministro internas, temperatura del troquel y tensiones de referencia.
Dos de los tres DAC de tensión son de cadena de 12 bits de salida dual. Una salida por DAC controla la entrada no inversora de un amplificador de potenciostato y la otra controla la entrada no inversora de TIA.
El tercer DAC (a veces denominado DAC de alta velocidad) está diseñado para TIA de potencia alta para mediciones de impedancia. El rango de frecuencia de salida de este DAC es de hasta 200 kHz.
Hay disponible una fuente de referencia en chip de precisión de 1,82 V y 2,5 V. Los circuitos internos de ADC y DAC de tensión utilizan esta fuente de referencia en chip para garantizar un bajo rendimiento de desvío para todos los periféricos.
El ADuCM355 integra un procesador Arm Cortex-M3 de 26 MHz, que es una máquina de computadora con conjunto de instrucciones reducido (RISC) de 32 bits. El procesador Arm Cortex-M3 también tiene un controlador flexible de acceso directo a la memoria de múltiples canales (DMA) que admite dos puertos de interfaces periféricas en serie independientes (SPI), receptor/transmisor asíncrono universal (UART) y periféricos de comunicación I2C. El ADuCM355 tiene 128 kB de memoria flash/EE no volátil y 64 kB de memoria de acceso aleatorio único (SRAM) integrada en chip.
El subsistema de procesador digital está sincronizado desde un oscilador en chip de 26 MHz. El oscilador es la fuente del reloj principal del sistema de troquel digital. Opcionalmente, se puede usar un bucle de bloqueo de fase (PLL) de 26 MHz como el reloj del sistema digital. Este reloj puede subdividirse internamente para que el procesador funcione a una frecuencia más baja y ahorre energía. Un oscilador interno de 32 kHz de baja potencia está disponible y puede sincronizar los temporizadores. El ADuCM355 incluye tres temporizadores de propósito general, un temporizador de activación (que se puede usar como un temporizador de propósito general) y un temporizador de vigilancia del sistema.
El subsistema analógico tiene un oscilador de 16 MHz separado que se usa para sincronizar el ADC, los DAC y otras lógicas digitales en el troquel analógico. El troquel analógico también contiene un oscilador de baja potencia de 32 kHz separado para sincronizar un temporizador de vigilancia en el troquel analógico. Tanto el oscilador de 32 kHz como este temporizador de vigilancia son independientes de los osciladores de troquel digitales y del temporizador de vigilancia del sistema.
Se puede configurar una gama de periféricos de comunicación según sea necesario en una aplicación específica. Estos periféricos incluyen UART, I2C, dos puertos SPI y puertos de entrada/salida de propósito general (GPIO). Los puertos GPIO, combinados con los temporizadores de propósito general, se pueden combinar para generar una salida de tipo de modulación por ancho de pulsos (PWM).
La emulación no invasiva y la descarga de programas se admiten a través de la interfaz del puerto de depuración del cable serial (SW-DP).
El ADuCM355 opera desde un suministro de 2,8 V a 3,6 V y se especifica en un rango de temperatura de −40 °C a +85 °C. El chip viene en un paquete de matriz de red terrestre (LGA) de 72 conductores, 6 mm × 5 mm.
Tenga en cuenta que, en toda esta hoja de datos, los pines multifuncionales, como P0.0/SPI0_CLK, se mencionan ya sea por el nombre completo del pin o por una sola función del pin, por ejemplo, P0.0, cuando solo esa función es relevante.
Diseños/Paquetes
Características clave
Entrada/salida análogas
- ADC de 16 bits, 400 kSPS
- Capacidad de medición de tensión, corriente e impedancia
- Canales internos y externos de corriente y tensión
- Matriz de conmutador de fugas ultrabajo y mux de entrada
- Búferes de entrada, PGA
DAC de tensión
- 2 DAC de tensión de salida dual
- Rango de salida: 0,2 V a 2,4 V (potencial de tensión de ± 2,2 V al sensor) para salidas de 12 bits
- Potenciostato de 2 polarizaciones y amplificadores TIA.
- 1 μA por amplificador de energía ultra baja
- 1 DAC de tensión de 12 bits de alta velocidad
- Rango de salida al sensor: −607 mV a +607 mV
- TIA de alta velocidad para mediciones de impedancia
- Amplificador de ganancia programable en la salida
Amplificadores, aceleradores y referencias
- 2 amplificadores de baja potencia y bajo ruido
- Adecuado para la polarización del potenciostato en la detección electroquímica
- 2 TIA de baja potencia y bajo ruido
- Adecuado para medir la salida de corriente del sensor en el rango de ± 0,00005 μA a ±3000 μA
- Resistores de carga y ganancia programables
- Aceleradores de hardware analógico
- Generador de forma de onda digital (consulte el Manual de referencia de hardware ADuCM355)
- DFT y filtros digitales
- 2,5 V y 1,82 V en chip, referencias de tensión de precisión
Sensor de temperatura interna, ±2 °C precisa
- Rango de medición de impedancia de <1 y Ω a 10 MΩ, 0,016 Hz a 200.000 Hz
Tasa de escaneo de voltamperometría de hasta 2000 pasos por segundo
Microcontrolador
- Procesador Arm Cortex-M3 de 26 MHz
- El puerto cableado serial admite la descarga y depuración de códigos
- 128 kB flash/64 kB de SRAM
Protección y seguridad
- Comprobación de redundancia cíclica (CRC) del hardware con un generador polinomial programable (consulte el Manual de referencia de hardware ADuCM355)
- Protección de lectura y escritura del flash del usuario
Periféricos en chip
- UART, I2C y entrada/salida serial SPI
- Hasta 17 pines de puerto GPIO
- Opción de interrupción externa
- Temporizadores de uso general, de activación y de vigilancia
Potencia
- Rango de medición activo y suministro de 2,8 V a 3,6 V
- Monitor de suministro de alimentación
- Consumo de corriente activa: 30 μA/MHz para la sección digital
- Hibernación con polarización al sensor externo: 8,5 μA
- Modo de apagado sin retención de SRAM: 2 μA
Paquete y rango de temperatura
- Paquete de 6 mm × 5 mm, LGA de 72 conductores
- Totalmente especificado para operación ambiente de −40 °C a +85 °C
Aplicaciones generales
- Detección de gas
- Calidad de la comida
- Detección ambiental (aire, agua y suelo)
- Medidores de glucosa en sangre
- Análisis de ciencias de la vida y biodetección
- Mediciones de bioimpedancia
- Funciones generales de amperometría, voltamperometría y espectroscopia de impedancia
Placa de evaluación
SÍ: el ADuCM355 se puede evaluar con el EVAL-ADuCM355.
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