L'ADuCM355 est un système sur puce qui contrôle et mesure les senseurs et biosenseurs électrochimiques. L'ADuCM355 est un microcontrôleur à très faible consommation et signaux mixtes basé sur le processeur Arm® Cortex™-M3. L'appareil dispose de capacité de mesure du courant, de la tension et de l'impédance.
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Description
L'ADuCM355 dispose d'un convertisseur analogique/numérique (ADC) 16-bit, 400 kSPS, multicanal à conversion par approximations successives (SAR), avec tampons d'entrée, filtre antialias intégré (AAF), et amplificateur de gain programmable (PGA). Les entrées de courant comportent trois amplificateurs de transimpédance (TIA) avec gain programmable et résistance de charge pour mesurer différents types de capteurs. Le logiciel frontal analogique (AFE) contient également deux amplificateurs à faible puissance conçus spécialement pour leur capacité de potentiostat à maintenir une tension de polarisation constante vers un senseur électrochimique externe. L'entrée non-inversé de ces deux amplificateurs sont contrôlés par des convertisseurs numérique/analogique sur puce à double sortie (DACs). Les sorties analogiques comportent un DAC haute vitesse et un amplificateur de sortie conçu pour générer un signal alternatif.
L'ADC fonctionne à des taux de conversion jusqu'à 400 kSPS avec une plage d'entrée de −0,9 V à +0,9 V. Un mux d'entrée avec l'ADC permet à l'utilisateur de sélectionner un input channel canal d'entrée pour la mesure. Ces canaux d'entrée comprennent trois entrées de courant externe, plusieurs entrées de tension externe et des canaux internes. Les canaux internes permettent des mesures de diagnostic de toutes les tension d'alimentation internes, la température de la matrice et les tensions de référence.
Deux des trois DAC de tension sont des DAC double sortie, chaîne 12-bit. Une sortie par DAC contrôle l'entrée non-inversé d'un amplificateur de potentiostat, et les autres contrôlent l'entrée non-inversé de la TIA.
Le troisième DAC (parfois appelé le DAC haute vitesse) est conçu pour la TIA à puissance élevée pour les mesures d'impédance. La plage de fréquence de sortie de ce DAC monte jusqu'à 200 kHz.
Une source de référence de précision 1,82 V et 2,5 V sur puce est disponible. Les circuits internes de tension ADC et DAC utilisent cette source de référence sur puce pour assurer une performance à dérive faible pour tous les périphériques.
L'ADuCM355 intègre un processeur 26 MHz Arm Cortex-M3, qui est un moteur RISC (ordinateur à jeu d'instructions réduit) 32-bit. Le processeur Arm Cortex-M3 dispose également d'un contrôleur d'accès à mémoire directe multicanal flexible (DMA) supportant deux ports d'interface périphérique série (SPI) indépendants, un récepteur/transmetteur universel asynchrone (UART) et des périphériques de communication I2C. L'ADuCM355 dispose de 128 ko de mémoire flash/EE non volatile et 64 ko de mémoire vive statique (SRAM) unique intégrée sur puce.
Le sous-système de processeur numérique utilise une horloge d'oscillateur de 26 MHz sur puce. L'oscillateur est la source de l'horloge système numérique die principale. En option, une boucle à verrouillage de phase (PLL) 26 MHz peut être utilisée comme horloge système numérique. Cette horloge peut être subdivisée en interne afin que le processeur fonctionne à une fréquence inférieure et consomme moins d'énergie. Un oscillateur interne faible consommation 32 kHz est disponible et peut être utilisé comme horloge pour les minuteurs. L'ADuCM355 comprend trois minuteurs d’usage général, un minuteur de réveil (qui peut être utilisé comme minuteur d'usage général) et un minuteur de boîte noire.
Le sous-système analogique dispose d'un oscillateur 16 MHz séparé utilisé comme horloge des ADC, DAC et autre logique numérique sur le die analogique. Le die analogique contient également un oscillateur faible consommation séparé de 32 kHz utilisé comme horloge pour un minuteur de boîte noire sur le die analogique. L'oscillateur 32 kHz comme ce minuteur boîte noire sont indépendants des oscillateurs du die numérique et du minuteur de boîte noire du système.
Une gamme de périphériques de communication peut être configurée en fonction des besoins dans une application spécifique. Ces périphériques comprennent des ports UART, I2C, deux ports SPI et des ports entrée/sortie ordinaires (GPIO). Les GPIO, combinés aux minuteurs d'usage général, peuvent être combinés pour générer une sortie de type modulation de largeur d'impulsions (PWM).
Le téléchargement de programme et l'émulation non intrusive sont supportés via l'interface fil série - port de débogage (SW-DP).
L'ADuCM355 opère sur une alimentation 2,8 V à 3,6 V et est spécifié sur une plage de températures de −40°C à +85°C. La puce tient dans un boîtier de 72-fils, 6 mm × 5 mm land grid array (LGA).
Veuillez noter que, dans cette fiche technique, les broches multifunction comme P0.0/SPI0_CLK sont désignées soit par le nom complet de la broche, soit par une seule fonction de la broche, par exemple P0.0, lorsque seule cette fonction est pertinente.
Dessins/modules
Caractéristiques principales
Entrée/sortie analogique
- ADC 16-bit, 400 kSPS
- Mesure de la tension, du courant et de l'impédance
- Canaux de courant et de tension internes et externes
- Mux d'entrée et matrice de commutation à fuite ultra faible
- Tampons d'entrée, PGA
DAC de tension
- 2 DAC à double tension de sortie
- Plage de sortie : 0,2 V à 2,4 V (±2,2 V potentiel de tension au senseur) pour les sorties 12-bit
- 2 potentiostat de polarisation et amplificateurs TIA
- Très faible consommation, 1 μA par amplificateur
- 1 DAC de tension haute vitesse 12-bit
- Plage de sortie au senseur : −607 mV à +607 mV
- TIA haute vitesse pour les mesures d'impédance
- Amplificateur à gain programmable en sortie
Amplificateurs, accélérateurs et références
- 2 amplificateurs basse consommation, bruit faible
- Convient au potentiostat de polarisation en captage électrochimique
- 2 TIA basse consommation, bruit faible
- Convient à la mesure de sortie de courant du capteur dans une plage de ±0,00005 μA à ±3000 μA
- Résistances de charge et de gain programmables
- Accélérateurs matériels analogiques
- Générateur de forme d'onde numérique (voir le manuel de référence du matériel ADuCM355 )
- Filtres numériques et DFT
- Références de tension de précision 2,5 V et 1,82 V sur puce
Capteur de température interne, précision à ±2°C
- Plage de mesure d'impédance de <1 Ω à 10 MΩ, 0,016 Hz à 200 000 Hz
Débit de balayage de la voltampérométrie jusqu'à 2000 pas par seconde
Microcontrôleur
- Processeur 26 MHz Arm Cortex-M3
-Le port de fil série prend en charge le téléchargement et le débogage de code
- 128 ko flash/64 ko de SRAM
Sécurité et sûreté
- Contrôle de redondance cyclique du matériel (CRC) avec générateur polynomial programmable (voir le manuel de référence du matériel ADuCM355)
- Protection en lecture et écriture du flash utilisateur
Périphériques sur puce
- UART, I2C, et SPI entrée/sortie série
- Jusqu’à 17 broches GPIO
Option d'interruption externe
- Minuteurs d'usage général, de réveil et de boîte noire
Alimentation
- Alimentation 2,8 V à 3,6 V et plage de mesure active
- Moniteur d'alimentation
- Consommation de courant active : 30 μA/MHz pour la section numérique
- Hibernation avec polarisation vers un capteur externe : 8,5 μA
- Mode d'arrêt sans rétention SRAM : 2 μA
Boîtier et plage de température
- Boîtier 6 mm × 5 mm LGA à 72-fils
- Complètement spécifié pour une plage de température ambiante de −40°C à +85°C
Applications générales
- Détection de gaz
- Qualité alimentaire
- Mesure de l'environnement (air, eau et sol)
- Taux de glucose sanguin
- Sciences de la vie et analyse par biocapteurs
- Mesures de bioimpédance
- Fonctions générales d'ampérométrie, de voltampérométrie et de spectroscopie d'impédance
Carte d'évaluation
OUI — L'ADuCM355 peut être évalué avec EVAL-ADuCM355.
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