AD5940是一款高精度、低功耗模擬前端(AFE)，專(zhuān)為需要高精度、電化學(xué)測(cè)量技術(shù)的便攜式應(yīng)用而設(shè)計(jì)，如電流、伏安或阻抗測(cè)量。AD5940設(shè)計(jì)用于皮膚阻抗和人體阻抗測(cè)量，并配合完整生物電或生物電位測(cè)量系統(tǒng)中的AD8233 AFE使用。AD5940針對(duì)電化學(xué)有毒氣體檢測(cè)而設(shè)計(jì)。

AD5940包括兩個(gè)高精度激勵(lì)環(huán)路和一個(gè)通用測(cè)量通道，能夠在測(cè)試下對(duì)傳感器進(jìn)行各種測(cè)量。第一個(gè)激勵(lì)環(huán)路包括一個(gè)超低功耗、雙通道輸出串、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和一個(gè)低功耗、低噪聲恒電勢(shì)器。該DAC的一個(gè)輸出可控制恒電勢(shì)器的同相輸入，另一個(gè)輸出控制跨阻放大器(TIA)的同相輸入。該低功耗激勵(lì)環(huán)路能夠生成DC至200 Hz的信號(hào)。

第二個(gè)激勵(lì)環(huán)路包括一個(gè)12位DAC，稱(chēng)為高速DAC。該DAC能夠生成最高200 kHz的高頻激勵(lì)信號(hào)。

AD5940測(cè)量通道內(nèi)置集成輸入緩沖器的16位、800 kSPS多通道逐次逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、內(nèi)置抗混疊濾波器和可編程增益放大器(PGA)。ADC前面的輸入復(fù)用器允許用戶(hù)選擇輸入通道進(jìn)行測(cè)量。這些輸入通道包括多個(gè)外部電流輸入、外部電壓輸入和內(nèi)部通道。利用內(nèi)部通道，可對(duì)內(nèi)部電源電壓、裸片溫度和基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行診斷測(cè)量。

電流輸入包括兩個(gè)具有可編程增益的TIA和用于測(cè)量不同傳感器類(lèi)型的負(fù)載電阻。第一個(gè)TIA，稱(chēng)為低功耗TIA，可測(cè)量低帶寬信號(hào)。第二個(gè)TIA，稱(chēng)為高速TIA，可測(cè)量高達(dá)200 kHz的高帶寬信號(hào)。

超低泄漏、可編程開(kāi)關(guān)矩陣將傳感器連接到內(nèi)部模擬激勵(lì)和測(cè)量模塊。此矩陣提供一個(gè)接口，可用于連接外部RTIA和校準(zhǔn)電阻。該矩陣還可用于將多個(gè)電子測(cè)量器件多路復(fù)用到相同的可穿戴設(shè)備電極。

提供精密1.82 V和2.5 V片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源。內(nèi)部ADC和DAC電路采用此片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源，以確保1.82 V和2.5 V外設(shè)均具有低漂移性能。

AD5940測(cè)量模塊可通過(guò)直接寄存器寫(xiě)入串行外設(shè)接口(SPI)或通過(guò)使用預(yù)編程的時(shí)序控制器（可自主控制AFE芯片）進(jìn)行控制。6 kB的靜態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(SRAM)劃分為深度數(shù)據(jù)先進(jìn)先出(FIFO)和命令FIFO。測(cè)量命令存儲(chǔ)在命令FIFO中且測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)FIFO中。多個(gè)FIFO相關(guān)中斷可用于指示FIFO何時(shí)寫(xiě)滿(mǎn)。

測(cè)量命令存儲(chǔ)在命令存儲(chǔ)器中，測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù) FIFO 中。許多 FIFO 的相關(guān)中斷可用于指示 FIFO 狀態(tài)，即 FIFO 滿(mǎn)和 FIFO 溢出。

提供 8 個(gè)通用輸入/輸出（GPIO），可使用 AFE 時(shí)序控制器進(jìn)行控制，從而可對(duì)多個(gè)外部傳感器套件進(jìn)行周期精確控制。AD5940 采用 2.8 V 至 3.6 V 電源，額定溫度范圍為 -40°C 至 + 85°C。AD5940 采用 56引腳、3.6 mm × 4.2 mm WLCSP 封裝。

應(yīng)用

• 電化學(xué)測(cè)量
• 電化學(xué)氣體傳感器
• 恒電勢(shì)器/電流測(cè)量/伏安法/循環(huán)伏安法
• 生物阻抗應(yīng)用
  • 皮膚阻抗
  • 人體阻抗
• 連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)
• 電池阻抗

• 模擬輸入
  • 16位ADC，提供800 kSPS和1.6 MSPS選項(xiàng)
  • 電壓、電流和阻抗測(cè)量能力
    • 內(nèi)部和外部電流和電壓通道
    • 超低泄漏開(kāi)關(guān)矩陣和輸入多路復(fù)用器
  • 輸入緩沖器和可編程增益放大器
• 電壓DACs
  • 輸出范圍為0.2 V至2.4 V的雙通道輸出電壓DAC
• 12位VBIAS0輸出到偏置恒電勢(shì)器
  • 6位VZERO0輸出到偏置TIA
  • 超低功耗：1 μA
  • 1個(gè)高速、12位DAC
    • 傳感器輸出范圍至：±607 mV
    • 輸出上具有2和0.05增益設(shè)置的可編程增益放大器
• 放大器、加速器和基準(zhǔn)電壓源
  • 1個(gè)低功耗、低噪聲恒電勢(shì)器放大器，適合電化學(xué)檢測(cè)中的恒電勢(shì)器偏置
  • 1個(gè)低噪聲、低功耗TIA，適合測(cè)量傳感器電流輸出
    • 50 pA至3 mA范圍
    • 用于傳感器輸出的可編程負(fù)載和增益電阻
  • 模擬硬件加速器
    • 數(shù)字波形發(fā)生器
    • 接收濾波器
    • 復(fù)數(shù)阻抗測(cè)量(DFT)引擎
  • 1個(gè)高速TIA，可以處理0.015 Hz至200 kHz的寬帶寬輸入信號(hào)
  • 數(shù)字波形發(fā)生器，用于生成正弦波和梯形波形
  • 2.5 V和1.82 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源
•  
  • 降低系統(tǒng)級(jí)功耗
    • 能夠快速上電和斷電的模擬電路
    • 可編程AFE序列器，充分降低了主機(jī)控制器的工作負(fù)載
    • 6 kB SRAM，可對(duì)AFE序列進(jìn)行預(yù)編程
    • 超低功耗恒電勢(shì)器通道：上電且所有其他模塊處于休眠模式時(shí)的電流消耗為6.5 μA
  • 智能傳感器同步和數(shù)據(jù)采集
    • 傳感器測(cè)量的精確周期控制
    • 受控于序列器的的GPIOs
  • 片內(nèi)外設(shè)
    • SPI串行輸入/輸出
    • 喚醒定時(shí)器
    • 中斷控制器
  • 電源
  • 電源電壓：2.8 V至3.6 V
  • 1.82 V輸入/輸出兼容
  • 上電復(fù)位
  • 集成已上電的低功耗DAC和恒電勢(shì)器放大器的休眠模式，以保持傳感器偏置
  • 封裝和溫度范圍
  • 3.6 mm × 4.2 mm、56引腳WLCSP
  • 7 mm × 7 mm、48引腳LFCSP封裝
  • 額定工作溫度范圍為-40°C至+85°C
  • AD5940和AD5941的額定工作溫度范圍為-40°C至+85°C
  • AD5941W的額定工作溫度范圍為-40°C至+105°C
  • 通過(guò)AEC-Q100汽車(chē)應(yīng)用認(rèn)證