ADuCM355 是一款控制和测量电化学传感器和生物传感器的片上系统。ADuCM355 是一种基于 Arm® Cortex™-M3 处理器的超低功耗、混合信号微控制器。该设备可测量电流、电压和阻抗。
说明
ADuCM355 配备一个 16 位 400 kSPS 的多通道逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC)，后者具有输入缓冲区、内置的抗混滤波器 (AAF) 和可编程增益放大器 (PGA)。电流输入包括三个互阻抗放大器 (TIA)，后者具有可编程增益和负载电阻器，用于测量不同的传感器类型。模拟前端 (AFE) 还包含两个专为恒电位仪功能设计的低功耗放大器，以便与外部电化学传感器保持恒定的偏压。这两个放大器的非反相输入受片上双输出数模转换器 (DAC) 控制。模拟输出包括旨在产生交流信号的高速 DAC 和输出放大器。
该 ADC 以最大 400 kSPS 的转换率运行，并且输入范围是 −0.9 V 至 +0.9 V。通过 ADC 前方的输入多路复用器，用户可选择用于测量的输入通道。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通道。通过内部通道，可诊断测量内部电源电压、裸晶温度和参考电压。
三个电压 DAC 中有两个是双输出 12 位串式 DAC。每个 DAC 的一个输出控制恒电位仪放大器的非反相输入，而另一个控制 TIA 的非反相输入。
第三个 DAC（有时称为高速 DAC）旨在供大功率 TIA 测量阻抗。此 DAC 的输出频率范围上限为 200 kHz。
有一个精密 1.82 V 和 2.5 V 片上参考源可用。内部 ADC 和电压 DAC 电路使用此片上参考源确保所有外设的漂移程度较低。
ADuCM355 集成一个 26 MHz Arm Cortex-M3 处理器，后者是一个 32 位精简指令集计算机 (RISC) 处理器。Arm Cortex-M3 处理器还具有一个灵活的多通道直接内存访问 (DMA) 控制器，支持两个独立的串行外设接口 (SPI) 端口、通用异步接收器/发送器 (UART) 和 I2C 通信外设。ADuCM355 在片上集成了 128 kB 的非易失性闪存/EE 存储器和 64 kB 的静态随机存取存储器 (SRAM)。
数字处理器子系统从一个 26 MHz 的片上振荡器产生时钟信号。该振荡器是主数字裸晶系统时钟的来源。也可使用一个 26 MHz 的锁相环路 (PLL) 作为数字系统时钟。此时钟可在内部进行细分，以使处理器在较低频率运行，从而节能。有一个低功耗的内部 32 kHz 振荡器可用，并且它可为计时器产生时钟信号。ADuCM355 包括三个通用计时器、一个唤醒计时器（可用作通用计时器）和一个系统监视计时器。
模拟子系统有一个单独的 16 MHz 振荡器用于为 ADC、DAC 和模拟裸晶上的其他数字逻辑产生时钟信号。模拟裸晶还包含一个单独的 32 kHz 低功耗振荡器用于为模拟裸晶上的监视计时器产生时钟信号。这个 32 kHz 振荡器和这个监视器均与数字裸晶振荡器和系统监视计时器相互独立。
可在特定应用中按需配置一系列通信外设。这些外设包括 UART、I2C、两个 SPI 端口和通用输入/输出 (GPIO) 端口。GPIO 可与通用计时器相结合，用于产生脉冲宽度调制 (PWM) 型输出。
支持通过串行线调试端口 (SW-DP) 接口进行非侵入性仿真和程序下载。
ADuCM355 在 2.8 V 至 3.6 V 电压下运行，并可在 −40°C 至 +85°C 的温度范围内发挥全部性能。该芯片采用 72 引脚 6 mm × 5 mm 栅格阵列 (LGA) 封装。
注意，在整个此数据表中，按整个引脚名称指代多功能引脚，如 P0.0/SPI0_CLK，当只有引脚的单个功能相关时，按该功能指代多功能引脚，例如 P0.0。
图纸/封装
主要特点
模拟输入/输出
- 16 位 400 kSPS ADC
- 可测量电压、电流和阻抗
- 内部和外部电流和电压通道
- 超低漏电流开关矩阵和输入多路复用器
- 输入缓冲区、PGA
电压 DAC
- 2 个双输出电压 DAC
- 输出范围：对于 12 位输出，0.2 V 至 2.4 V（与传感器形成 ±2.2 V 电势）
- 2 个偏压恒电位仪和 TIA 放大器
- 超低功耗，每个放大器 1 μA
- 1 个高速 12 位电压 DAC
- 输出到传感器的电压范围：−607 mV 至 +607 mV
- 高速 TIA，用于测量阻抗
- 输出端具有可编程增益放大器
放大器、加速器和参考
- 2 个低功耗、低噪音的放大器
- 适合在电化学传感中形成恒电位仪偏压
- 2 个低功耗、低噪音的 TIA
- 适合测量 ±0.00005 μA 至 ±3000 μA 范围内的传感器电流输出
- 可编程负载和增益电阻器
- 模拟硬件加速器
- 数字波形生成器（请参阅 ADuCM355 硬件参考手册）
- DFT 和数字滤波器
- 2.5 V 和 1.82 V 片上精密电压参考
内部温度传感器，精度为 ±2°C
- 阻抗测量值范围是 <1 Ω 至 10 MΩ，0.016 Hz 至 200000 Hz
循环伏安法扫描速率最大为每秒 2000 步
微控制器
- 26 MHz Arm Cortex-M3 处理器
- 串行线端口支持代码下载和调试
- 128 kB 闪存/64 kB SRAM
安防和安全
- 通过可编程多项式生成器进行硬件循环冗余校验 (CRC)（请参阅 ADuCM355 硬件参考手册）
- 对用户闪存的读写保护
片上外设
- UART、I2C 和 SPI 串行输入/输出
- 最多可有 17 个 GPIO 引脚
- 外部中断选件
- 通用、唤醒和监视计时器
电源
- 2.8 V 至 3.6 V 供电和主动测量范围
- 电源监视器
- 主动电流消耗：数字部分 30 μA/MHz
- 休眠并与外部传感器形成偏压：8.5 μA
- 关机模式，不保留 SRAM 数据：2 μA
封装和温度范围
- 6 mm × 5 mm 72 引脚 LGA 封装
- −40°C 至 +85°C 环境下运行可发挥全部性能
一般应用
- 气体检测
- 食品质量
- 环境传感（空气、水和土壤）
- 血糖仪
- 生命科学和生物传感分析
- 测量生物阻抗
- 一般电流测定法、伏安测定法和阻抗谱功能
评估板
是 — 可用 EVAL-ADuCM355 评估 ADuCM355。
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