ADuCM355は、電気化学センサーとバイオセンサーを制御および測定するオンチップ システムです。ADuCM355は、Arm® Cortex™-M3プロセッサをベースにした超低消費電力のミックスドシグナル マイクロコントローラです。このデバイスは、電流、電圧、インピーダンスの測定機能を備えています。
説明
ADuCM355は、入力バッファ、内蔵アンチエイリアス フィルタ (AAF)、およびプログラマブル ゲイン アンプ (PGA) を備えた16ビット、400 kSPS、マルチチャンネル逐次比較レジスタ (SAR) アナログ - デジタル コンバータ (ADC) を備えています。電流入力には、さまざまなセンサー タイプを測定するための、プログラム可能なゲインと負荷抵抗器を備えた3つのトランスインピーダンス アンプ (TIA) が含まれます。アナログ フロント エンド (AFE) には、外部電気化学センサーへの一定のバイアス電圧を維持するためのポテンショスタット機能専用に設計された2つの低電力アンプも含まれています。これら2つのアンプの非反転入力は、オンチップのデュアル出力デジタル - アナログ コンバータ (DAC) によって制御されます。アナログ出力には、AC信号を生成するように設計された高速DACと出力アンプが含まれます。
ADCは、入力範囲 -0.9 V ～ +0.9 Vで最大400 kSPSの変換速度で動作します。ADCの前の入力マルチプレクサにより、ユーザーは測定用の入力チャネルを選択できます。これらの入力チャネルには、3つの外部電流入力、複数の外部電圧入力、および内部チャネルが含まれます。内部チャネルにより、内部電源電圧、ダイ温度、基準電圧の診断測定が可能になります。
3つの電圧DACのうち2つはデュアル出力の12ビット ストリングDACです。DACごとに1つの出力がポテンショスタット アンプの非反転入力を制御し、もう1つの出力がTIAの非反転入力を制御します。
3番目のDAC (高速DACと呼ばれることもあります) は、インピーダンス測定用の高出力TIA用に設計されています。このDACの出力周波数範囲は最大200kHzです。
高精度の1.82 Vおよび2.5 Vオンチップ リファレンス ソースが利用可能です。内部ADCおよび電圧DAC回路は、このオンチップ リファレンス ソースを使用して、すべての周辺機器の低ドリフト性能を保証します。
ADuCM355には、32ビットの縮小命令セット コンピュータ (RISC) マシンである26 MHz Arm Cortex-M3プロセッサが統合されています。Arm Cortex-M3プロセッサには、2つの独立したシリアル ペリフェラル インターフェイス (SPI) ポート、ユニバーサル非同期送受信機 (UART)、およびI2C通信ペリフェラルをサポートする柔軟なマルチチャネル ダイレクト メモリ アクセス コントローラ (DMA) も搭載されています。ADuCM355には、128 kBの不揮発性フラッシュ/EEメモリと64 kBのシングル ランダム アクセス メモリ (SRAM) がオンチップに統合されています。
デジタル プロセッサ サブシステムは、26 MHzオンチップ発振器からクロック供給されます。発振器は、メインのデジタルダイシステムクロックのソースです。オプションで、26 MHz位相ロック ループ (PLL) をデジタル システム クロックとして使用できます。このクロックは内部で細分化できるため、プロセッサはより低い周波数で動作し、電力を節約できます。低電力の内部32 kHz発振器が利用可能で、タイマーをクロックできます。ADuCM355には、3つの汎用タイマー、ウェイクアップ タイマー (汎用タイマーとして使用可能)、およびシステム ウォッチドッグ タイマーが含まれています。
アナログ サブシステムには、アナログ ダイ上のADC、DAC、およびその他のデジタル ロジックをクロックするために使用される個別の16 MHz発振器があります。アナログ ダイには、アナログ ダイ上のウォッチドッグ タイマーをクロックするための、独立した32 kHzの低電力発振器も含まれています。32 kHz発振器とこのウォッチドッグは両方とも、デジタル ダイ発振器およびシステム ウォッチドッグ タイマーから独立しています。
特定のアプリケーションの必要に応じて、さまざまな通信周辺機器を構成できます。これらの周辺機器には、UART、I2C、2つのSPIポート、および汎用入出力 (GPIO) ポートが含まれます。GPIOを汎用タイマーと組み合わせると、パルス幅変調 (PWM) タイプの出力を生成できます。
非侵入型エミュレーションとプログラム ダウンロードは、シリアル ワイヤ デバッグ ポート (SW-DP) インターフェイスを介してサポートされます。
ADuCM355は2.8V～3.6Vの電源で動作し、-40℃～100℃の温度範囲で動作が保証されています。° C ～ +85° C.チップは、72リード、6 mm × 5 mmのランド グリッド アレイ (LGA) パッケージに収められています。
このデータ シート全体を通じて、P0.0/SPI0_CLKなどの多機能ピンは、その機能のみが関連する場合は、ピン名全体、またはピンの単一の機能 (たとえばP0.0) で参照されることに注意してください。
図面/パッケージ
主な特徴
アナログ入力/出力
- 16ビット、400 kSPS ADC
- 電圧、電流、インピーダンス測定機能
- 内部および外部の電流および電圧チャネル
- 超低リーク スイッチ マトリックスおよび入力マルチプレクサ
- 入力バッファ、PGA
電圧DAC
- 2つのデュアル出力電圧DAC
- 出力範囲: 12ビット出力の場合0.2 V ～ 2.4 V (±センサーへの電圧電位2.2 V)
- 2つのバイアス ポテンショスタットおよびTIAアンプ
- 超低消費電力、アンプあたり1 μA
- 1つの高速12ビット電圧DAC
- センサーへの出力範囲: −607 mV ～ +607 mV
- インピーダンス測定用の高速TIA
- 出力上のプログラム可能なゲイン アンプ
アンプ、アクセラレータ、リファレンス
- 低消費電力、低ノイズ アンプ2個
- 電気化学センシングのポテンショスタット バイアスに適しています
- 低消費電力、低ノイズTIA 2個
- 0.00005 μA ～ 3000 μAの範囲のセンサー電流出力の測定に適しています ±- プログラマブル負荷抵抗器およびゲイン抵抗器 ±- アナログ ハードウェア アクセラレータ
- デジタル波形ジェネレータ (ADuCM355ハードウェア リファレンス マニュアルを参照)
- DFTおよびデジタル フィルタ
- 2.5 Vおよび1.82 Vオンチップ高精度電圧リファレンス
内部温度センサー、 ±2°℃精度
- インピーダンス測定範囲：<1Ω～10MΩ、0.016Hz～200,000Hz
ボルタンメトリースキャン速度は最大2000ステップ/秒
マイクロコントローラ
- 26 MHz Arm Cortex-M3プロセッサ
- シリアル ワイヤ ポートはコードのダウンロードとデバッグをサポートします
- 128 kBフラッシュ/64 kB SRAM
セキュリティと安全性
- プログラマブル多項式ジェネレータを備えたハードウェア巡回冗長検査（CRC）（ADuCM355ハードウェアリファレンスマニュアルを参照）
- ユーザーフラッシュの読み取りおよび書き込み保護
オンチップ周辺機器
- UART、I2C、SPIシリアル入出力
- 最大17個のGPIOピン
- 外部割り込みオプション
- 汎用、ウェイクアップ、ウォッチドッグ タイマー
力
- 2.8 V ～ 3.6 Vの電源とアクティブ測定範囲
- 電源モニター
- アクティブ電流消費: デジタルセクションの場合30 μA/MHz
- 外部センサーへのバイアスによる休止状態: 8.5 μA
- SRAMを保持しないシャットダウン モード: 2 μA
パッケージと温度範囲
- 6 mm × 5 mm、72ピンLGAパッケージ
- 動作周囲温度 -40°C ～ +85°Cで完全に規定
一般的なアプリケーション
- ガス検知
- 食品品質
- 環境センシング（空気、水、土壌）
- 血糖値測定器
- ライフサイエンスおよびバイオセンシング分析
- 生体インピーダンス測定
- 一般的なアンペロメトリー、ボルタンメトリー、インピーダンス分光機能
評価ボード
はい — ADuCM355は EVAL-ADuCM355 で評価できます。
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