Nowoczesny front-end analogowy dla sensorów elektrochemicznych od ADI

AD5940 to precyzyjny, analogowy front-end (AFE) przeznaczony do zastosowań w urządzeniach przenośnych, które wymagają precyzyjnych systemów pomiarowych dla czujników elektrochemicznych, takich jak pomiary amperometryczne, woltamperometryczne lub impedancyjne. AD5940 jest przeznaczony do pomiaru impedancji skóry, impedancji ciała i może współpracować np. z AD8233 AFE w kompletnym systemie pomiaru biopotencjałów. AD5940 jest przeznaczony również do wykrywania toksycznych gazów w komórkach elektrochemicznych.

AD5940 składa się z dwóch precyzyjnych pętli wzbudzenia i jednego wspólnego kanału pomiarowego, co umożliwia szerokie możliwości pomiarowe. Pierwsza pętla wzbudzenia składa się z 12-bitowego przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC) o ultraniskim poborze energii. DAC ten ma dwa wyjścia, jedno wyjście przetwornika DAC steruje wejściem nieodwracającym potencjostatu, a drugie wyjście steruje wejściem nieodwracającym wzmacniacza transimpedancyjnego (TIA). Ten układ jest w stanie generować sygnały od DC do 200 Hz

Druga pętla wzbudzenia składa się z szybkiego, 12-bitowego DAC. Przetwornik ten jest zdolny do generowania sygnałów wzbudzenia o wysokiej częstotliwości do 200 kHz. Stosuje się go m.in. do pomiarów impedancji.

Kanał pomiarowy AD5940 wyposażony jest w 16-bitowy, wielokanałowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) o sukcesywnej aproksymacji (SAR), który pracuje z prędkością do 800 kSPS. ADC posiada bufor wejściowy, filtr antyialiasingowy i wzmacniacz o programowalnym wzmocnieniu (PGA).

Wejściowy multiplekser przed ADC pozwala użytkownikowi wybrać kanał wejściowy do pomiaru. Kanały wejściowe zawierają wiele zewnętrznych wejść prądowych, napięciowych jak i kanały wewnętrzne. Umożliwiają one m.in pomiary diagnostyczne wewnętrznych napięć zasilania, temperatury i napięć odniesienia.

Wejścia prądowe zawierają dwa TIA z programowalnymi rezystorami wzmocnienia i obciążenia do pomiaru prądu z różnych typów czujników. Pierwszy TIA, mierzy powolne sygnały. Drugi wzmacniacz dedykowany jest do sygnałów o częstotliwości do 200 kHz.

W układzie dostępne jest precyzyjne źródło napięcia odniesienia 1,82 V i 2,5 V. Wewnętrzne obwody ADC i DAC wykorzystują je, aby zapewnić niski dryf w układzie. Bloki pomiarowe AD5940 mogą być sterowane poprzez bezpośrednie zapisywanie rejestru przez interfejs szeregowy (SPI) lub za pomocą programowalnego sekwencera, który zapewnia autonomiczną kontrolę układu AFE. Posiada on 6 kB pamięci SRAM, które jest podzielone na przestrzeń danych z kolejką FIFO oraz kolejkę FIFO dla komend. Dostępnych jest wiele przerwań związanych z FIFO, które informuj o ich przepełnieniu.

Dostępnych jest dodatkowo szereg pinów GPIO, które są sterowane z poziomu AFE, co umożliwia precyzyjne sterowanie wieloma urządzeniami z poziomu tego układu.

AD5940 działa z zasilaniem od 2,8 V do 3,6 V w temperaturach od −40°C do 85°C. Układ produkowany jest w obudowie WLCSP z 56 wyprowadzeniami. Miniaturowa obudowa ma zaledwie 3,5 mm x 4,2 mm.

Źródło: materiały prasowe Analog Devices.