ADuCM355 è un sistema on-chip che controlla e misura i sensori elettrochimici e i biosensori. ADuCM355 è un microcontroller a segnale misto a bassissimo consumo, basato sul processore Arm® Cortex™-M3. Il dispositivo presenta capacità di misurazione di tensione, corrente e impedenza.
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Descrizione
ADuCM355 è dotato di un convertitore analogico-digitale (ADC) con registro ad approssimazione successiva (SAR) multicanale, di 16 bit, 400 kSPS con buffer di ingresso, filtro antialiasing incorporato (AAF) e amplificatore a guadagno programmabile (PGA). Gli ingressi attuali comprendono tre amplificatori a transimpedenza (TIA) a guadagno programmabile e resistori di carico per misurare diversi tipi di sensori. L'estremità frontale analogica (AFE) contiene anche due amplificatori a bassa potenza progettati specificamente per consentire al potenziostato di mantenere una tensione di bias costante a un sensore elettrochimico esterno. Gli ingressi non invertenti di questi due amplificatori sono controllati da convertitori digitale-analogico (DAC) on-chip con doppia uscita. Le uscite analogiche comprendono un DAC ad alta velocità e un amplificatore di uscita progettati per generare un segnale CA.
L'ADC opera a velocità di conversione fino a 400 kSPS con un range di ingresso da −0,9 V a +0,9 V. Un mux d'ingresso prima dell'ADC consente all'utente di selezionare il canale di ingresso per le misurazioni. Questi canali di ingresso comprendono ingressi di corrente esterna, ingressi di tensione multipli e canali interni. I canali interni consentono misure diagnostiche delle tensioni di alimentazione interne, della temperatura del die e delle tensioni di riferimento.
Due dei tre DAC di tensione sono DAC a stringhe di 12 bit con doppia uscita. Un'uscita per DAC controlla l'ingresso non invertente di un amplificatore potenziostato, e l'altra controlla l'ingresso non invertente del TIA.
Il terzo DAC (a volte chiamato il DAC ad alta velocità) è progettato per il TIA ad alta potenza per la misura dell'impedenza. La gamma di frequenza d'uscita di questo DAC arriva fino a 200 kHz.
È disponibile una sorgente di riferimento integrata da 1,82 V e 2,5 V. I circuiti interni ADC e DAC tensione usano questa sorgente di riferimento integrata per garantire prestazioni a bassa deriva per tutte le periferiche.
Nell'ADuCM355 è integrato un processore Arm Cortex-M3 a 26 MHz che è una macchina RISC (reduced instruction set computer) a 32 bit. Il processore Arm Cortex-M3 contiene anche un controller con accesso diretto alla memoria (DMA) che supporta due porte indipendenti SPI (Serial Peripheral Interface), un UART (universal asynchronous receiver/transmitter) e periferiche di comunicazione I2C. ADuCM355 è dotato di memoria non volatile flash/EE memory da 128 kB e una SRAM (single random access memory) da 64 kB integrata on-chip.
Il sottosistema del processore digitale è sincronizzato con un oscillatore on-chip da 26 MHz. L'oscillatore è la sorgente del clock principale del sistema die digitale. È possibile usare un PLL (Phased-Locked Loop) a 26 MHz come clock del sistema digitale. Questo clock può essere suddiviso internamente in modo che il processore operi a bassa frequenza risparmiando energia. È disponibile un oscillatore interno a 32 kHz per sincronizzare i timer. ADuCM355 include tre timer di uso generale, un timer di attivazione (che può essere usato come timer di uso generale) e un sistema di timer watchdog.
Il sottosistema analogico ha un oscillatore a 16 MHz separato, usato per sincronizzare l'ADC, i DAC e altra logica digitale nel die analogico. Il die analogico contiene anche un oscillatore a bassa potenza separato a 32 kHz per sincronizzare il timer watchdog nel die analogico. Sia l'oscillatore a 32 kHz che il watchdog sono indipendenti dagli oscillatori del die digitale e dal sistema di timer watchdog.
È possibile configurare una gamma di periferiche di comunicazione come richiesto da una specifica applicazione. Queste periferiche includono UART, I2C, due porte SPI e porte input/output (GPIO) di uso generale. I GPIO possono essere combinati con i timer di uso generale per generare un tipo di uscita a modulazione di larghezza di impulso (PWM).
Emulazioni non intrusive e download di programmi sono supportati dall'interfaccia SW-DP (serial wire debug port).
ADuCM355 opera con una fornitura da 2,8 V a 3,6 V su un intervallo di temperature da −40°C fino a +85°C. Il chip è confezionato in un pacchetto LGA (Land Grid Array) a 72 lead da 6 mm × 5 mm.
Tenere presente che in questa scheda dati i pin multifunzione come P0.0/SPI0_CLK vengono menzionati sia con il nome intero del pin, sia per singola funzione del pin, ad esempio P0.0., quando solo quella funzione è rilevante.
Disegni/Confezioni
Caratteristiche principali
Ingresso/Uscita analogico
-ADC a 16-bit, 400 kSPS
Capacità di misurazione della tensione, della corrente e dell'impedenza
- Canali di tensione e corrente interni ed esterni
- Mux d'ingresso e matrice di commutazione a bassissima dispersione
- Buffer d'ingresso PGA
DAC di tensione
- 2 DAC di tensione d'uscita doppie
- Range di uscita: da 0,2V a 2,4 V (±2,2 V di potenziale di tensione al sensore) per uscite di 12-bit
- 2 amplificatori TIA e potenziostato di polarizzazione
- Bassissimo consumo, 1 μA per amplificatore
- 1 DAC tensione a 12 bit ad alta velocità
- Gamma in uscita al sensore: da −607 mV a 607 mV
- TIA ad alta velocità per misurazioni di impedenza
- Amplificatore con guadagno programmabile in uscita
Amplificatori, acceleratori e riferimenti
- 2 amplificatori a bassa potenza e basso rumore
- Adatto per potenziostato di polarizzazione nei sensori elettrochimici
- 2 TIA a bassa potenza e basso rumore
- Adatti per misurare la corrente in uscita del sensore nel range compreso tra ±0,00005 μA e ±3000 μA
- Resistori a carico e guadagno programmabili
- Acceleratori hardware analogici
- Generatore di forme d'onda digitale (fare riferimento al manuale di riferimento hardware di ADuCM355)
- DFT e filtri digitali
- Riferimenti di tensione di precisione integrato da 1,82 V e 2,5 V
- Sensore di temperatura interna con precisione ±2°C
- Range di misurazione dell'impedenza da <1 Ω fino a 10 MΩ, 0,016 Hz a 200.000 Hz
Velocità di scansione di voltammetria fino a 2000 passi al secondo
Microcontroller
- Processore Arm Cortex-M3 da 26 MHz
- La porta cablata seriale supporta download e debug di codici
- flash da 128 kB/64 kB di SRAM
Sicurezza e protezione
- CRC (cyclic redundancy check) hardware con generatore di polinomiali programmabile (fare riferimento al manuale di riferimento hardware di ADuCM355)
- Flash di protezione dell'utente di lettura e scrittura
Periferiche on-chip
- UART, I2C e SPI seriali di input/output
- Pin fino a 17 GPIO
- Opzione di interruzione esterna
- Timer watchdog, di attivazione e di uso generale
Alimentazione
Range di misurazione attivo a di fornitura da 2,8 V a 3,6 V
- Monitor di alimentazione potenza
- Consumo di corrente attiva: 30 μA/MHz per sezione digitale
- Ibernazione con bias ai sensori esterni: 8,5 μA
- Modalità di arresto senza ritenzione SRAM: 2 μA
Pacchetto e intervallo di temperatura
- Pacchetto LGA a 72 lead da 6 mm × 5 mm
- Specificato interamente per temperatura ambiente di funzionamento compresa tra −40 °C e 85 °C
Applicazioni generali
- Rilevamento di gas
- Qualità del cibo
- Rilevamento ambientale (aria, acqua e terreno)
- Misurazione della glicemia
- Analisi di scienze naturali e biosensing
- Misurazioni di bio-impedenza
- Funzioni di spettroscopia di impedenza, amperometria generale, voltammetria
Scheda valutazione
SÌ — ADuCM355 può essere valutato con EVAL-ADuCM355.
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