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ADuCM360是完全集成的3.9 kSPS、24位数据采集系统，在单芯片上集成双核高性能多通道Σ-Δ型模数转换器(ADC)、32位ARM Cortex™-M3处理器和Flash/EE存储器。在有线和电池供电应用中，ADuCM360设计为与外部精密传感器直接连接。ADuCM361集成了ADuCM360的全部功能，不过它仅有一个24位Σ-Δ ADC (ADC1)。

ADuCM360/ADuCM361自带一个片内32 kHz振荡器和一个内部16 MHz高频振荡器。高频振荡器通过一个可编程时钟分频器进行中继，在其中产生处理器内核时钟工作频率。最大内核时钟速度为16 MHz；该速度不局限于工作电压或温度。

微控制器内核为低功耗ARM Cortex-M3处理器，它是一个32位RISC机器，峰值性能最高可达20 MIPS。Cortex-M3处理器集成了灵活的11通道DMA控制器，支持全部有线通信外设(SPI、UART和 I2C)。片内还集成128 kB非易失性Flash/EE存储器和8 kB SRAM。

模拟子系统由双通道ADC组成，每个ADC均连接到一个灵活的输入多路复用器。两个ADC都可在全差分和单端模式下工作。其他的片内ADC功能包括：双通道可编程激励电流源、诊断电流源和偏置电压产生器AVDD_REG/2（900 mV），可设置输入通道的共模电压。低端内部接地开关可在两次转换之间关断外部电路（例如桥电路）。

ADC包含两个并联的滤波器：一个sinc3或sinc4滤波器与sinc2滤波器并联。Sinc3或Sinc4滤波器用于精密测量。sinc2滤波器用于快速测量和输入信号的步进变化检测。

该器件集成一个低噪声、低漂移内部带隙基准电压源，但在采用比例式测量配置时可配置成接受一或两个外部基准电压源。片内集成了可缓存外部基准电压输入的选项。片内集成一个单通道缓冲电压输出DAC。

ADuCM360/ADuCM361集成了一系列片内外设，可以根据应用需要通过微控制器软件控制进行配置。这些外设包括：UART、I2C和双通道SPI串行I/O通信控制器、19引脚GPIO端口；两个通用定时器；唤醒定时器及系统看门狗定时器。同时提供了一个带6个输出通道的16位PWM控制器。

ADuCM360/ADuCM361专为要求低功耗工作的电池供电应用而设计。微控制器内核可配置为普通工作模式，功耗290 μA/MHz（包括flash/ SRAM IDD）。在两个ADC均打开（输入缓冲器关闭）、PGA增益为4、一个SPI端口打开和所有定时器均打开时，系统总电流消耗可以达到1 mA。

ADuCM360/ADuCM361通过直接编程控制可配置为许多低功耗工作模式，包括休眠模式（内部唤醒定时器有效），此时能耗仅为4 μA。在休眠模式下，诸如外部中断或内部唤醒定时器等外设可以唤醒该器件。该模式可让器件在功耗极低的情况下运行，同时仍然响应外部异步或周期事件。

应用

• 工业自动化和过程控制
• 智能精密检测系统
• 4 mA至20 mA环路供电智能传感器系统
• 医疗设备、病人监护

许多微控制器实施的USB只向外部引脚提供D+和D−线路。这在许多情况下都符合需求，因为它仅需极少的外部器件，并简化了设计；不过，当需要隔离时，这会带来难题。USB线路必须自动在主动驱动D+/D−、接收数据与允许外部电阻设置总线空闲状态之间切换。ADuM4160结构既可以检测数据流向，同时能够控制输出缓冲的状态。数据流向根据一个个分组确定。

ADuM4160将基于边沿检测的iCoupler技术与内部逻辑结合使用，可实现透明、易于配置、面对上游的端口隔离器。隔离上游端口具有电路简单、电源管理和操作稳健等多种优势。

这款隔离器的传播延迟与标准集线器和电缆的传播延迟相当。它可以采用任一侧的3.1 V至5.5 V电源电压供电，并能在内部将该电压调节至信号电平，从而与VBUS直接相连。ADuM4160对上拉电阻进行隔离控制，以便外设能控制连接时序。该器件的空闲电流较低；需要挂起模式。

应用

• USB外设隔离
• 隔离式USB集线器

ADF7242符合IEEE 802.15.4-2006 2.4 GHz PHY要求，可提供250 kbps的固定数据速率和DSSS-OQPSK调制功能。该IC还支持GFSK/FSK/GMSK/MSK调制方案，可在50 kbps到2 Mbps的宽数据速率范围内工作，因此同样适合智能计量、工业控制、家庭和楼宇自动化、消费电子等领域的专有应用。此外，ADF7242的捷变频率合成器和较短的周转时间有利于FHSS系统的实现。

ADF7242具有一个灵活的双端口RF接口，支持开关天线分集。另外还集成一个偏置电路，可大大简化与外部PA的接口。

ADF7242的发射路径基于一个使用低噪声小数N分频RF频率合成器的直接闭环VCO调制方案。该VCO能够自动校准，工作频率是基频的两倍，因而可减少杂散发射并避免PA牵引效应。RF频率合成器的带宽自动针对发射和接收操作而优化，以实现最佳的相位噪声、调制质量和频率合成器建立时间性能。发射机输出功率可以在−20 dBm至+4 dBm范围内进行编程，且自动PA斜坡能力可满足瞬时杂散性能要求。该IC还集成一个偏置和控制电路，可大大简化与外部PA的接口。

接收路径基于零中频架构，提供非常高的抗阻塞和选择性能力，这对于2.4 GHz频段等存在严重干扰的环境至关重要。此外，该架构不受镜像通道中阻塞器抑制性能下降的影响，而这在低中频接收机中非常常见。在GFSK/FSK模式下，接收机具有一个高速自动频率控制(AFC)环路，允许频率合成器找到并校正接收包中的任何频率误差。

该IC采用1.8 V至3.6 V的电源电压工作，接收和发射模式下的功耗非常低，且RF性能极佳，特别适合电池供电系统。

ADF7242具有一个灵活的双端口RF接口，除了支持开关天线分集以外，该接口还能配合外部LNA和/或PA使用。

ADF7242集成了一个功耗极低的定制8位处理器，可支持许多收发器管理功能。这些功能由处理器的两个主要模块处理：无线电控制器和数据包管理器。

欲了解更多信息，请参考数据手册。

应用

• 无线传感器网络
• 自动抄表/智能计量
• 工业无线控制
• 医疗保健
• 无线音频/视频
• 消费类电子设备
• Zigbee

通用串行总线(USB)正迅速成为大部分PC外设的标准接口。由于它具有出色的速度、灵活性，并且支持设备热插拔，因而正在取代RS-232和并行打印机端口。工业和医疗设备制造商也非常希望使用这种总线，但苦于没有很好的方式来为控制危险电压的机器连接或者医疗应用中的低泄漏防去颤连接提供必要的隔离，导致应用推广相当缓慢。

ADuM4160 提供了一种经济简单的方式来实现工业和医疗外设隔离缓冲器。需要解决的挑战包括：

1. 直接在USB D+和D−线路中隔离，以便使用微处理器中的现有USB基础架构。
2. 针对不需要外部控制线路的控制数据流实施自动控制方案。
3. 提供医用级隔离。
4. 支持完整外设达到USB-IF认证标准。
5. 支持全速(12 Mbps)和低速(1.5 Mbps)信号速率。
6. 支持灵活的电源配置。

图1所示的电路隔离了一个支持USB接口的外设。由于本电路没有明确定义外设，因此隔离器副边的电源已作为解决方案的一部分提供。如果在外设的PCB上构建该电路，则电源可以从外设的离线电源、电池或者USB电缆总线电源获得，具体取决于应用需要。

这里所示的应用电路是许多医疗和工业应用的典型电路。

图1所示电路采用一个三轴ADXL362数字加速度计和ADP195高端电源开关来构建一个超低功耗、对运动敏感的开关。

这种器件组合针对控制负载功率的独立运动开关提供了业界领先的低功耗解决方案。

ADXL362 是一款超低功耗三轴加速度计，在唤醒模式下的功耗不足100 nA。与使用功率占空比来实现低功耗的加速度计不同， ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号；它在全数据速率下进行持续采样。还有一个片内、12位温度传感器，精度可达±0.5°。

ADXL362的输出分辨率为12位支持±2 g、±4 g及±8 g三种工作范围，±2 g范围内的分辨率为1 mg/LSB。噪声电平要求低于480μg/√Hz的应用可以选择两个低噪声模式(低至120μg/√Hz)之一，电源电流增加极小。

ADP195是一款高端负载开关，采用1.1 V至3.6 V电源供电，可防止电流反向从输出端流向输入端。该器件内置一个低导通电阻P沟道MOSFET，后者支持1.1 A以上的连续负载电流并可将功率损耗降至最低。

ADXL362基本工作原理

ADXL362是一款三轴、超低功耗加速度测量系统，能够测量动态加速度(由运动或冲击导致)和静态加速度(即重力)。

传感器的移动元件为多晶硅表面微加工结构(也称为梁)，置于硅晶圆顶部。多晶硅弹簧悬挂于晶圆表面的结构之上，提供加速度力量阻力。

结构偏转由差分电容进行测量。每个电容均由独立固定板和活动质量块连接板组成。任何加速度均会使梁偏转、差分电容失衡，从而使传感器输出的幅度与加速度成比例。 相敏解调用于确定加速度的幅度和极性。

工作模式

ADXL362 的三种基本工作模式为待机、测量和唤醒。

• 将 ADXL362置于待机模式可以暂停测量，并将功耗降至10nA。会保留所有待处理数据或中断，但不会处理新的信息。 ADXL362 以待机模式上电，上电时所有传感器功能均关闭。


• 测量模式是 ADXL362的正常工作模式。在此模式下，器件会持续读取加速度数据。采用2.0 V电源供电时，在输出数据速率高达400 Hz的整个范围内，该加速度计的功耗都低于3 μA 。在此模式下工作时，可以使用介绍的所有功能。作为超低功耗加速度计， ADXL362能够以12.5Hz(最小值)至400 Hz(最大值)的数据速率持续输出数据，同时功耗仍然低于3 μA。由于能够以所有数据速率针对其传感器的全部带宽持续采样，因此 ADXL362不会出现欠采样和混叠现象。


• 唤醒模式非常适合以极低功耗(电源电压为2.0 V时功耗为270 nA)简单地检测是否存在运动。唤醒模式在实施运动激活开关时尤其有用，可让系统的其余部分保持关断，直至检测到运动。在唤醒模式下，每秒只进行6次加速度测量，以确定是否存在运动，这样可将功耗降至非常低的水平。在唤醒模式下，除了活动定时器，可以使用加速度计的其它所有功能。可访问所有寄存器，也可从器件中获取实时数据。

CN0274 评估软件采用 ADXL362的唤醒模式。也就是说，检测到运动之前， ADXL362会保持休眠状态，而一旦检测到运动就会进入测量模式。

功率/噪声权衡

ADXL362提供了几个用于降低噪声的选项，但使用时会造成功耗略微增加。

带宽为100 Hz时， ADXL362在正常工作状态下的噪声性能通常为7 LSB rms，这对于大多数应用都合适，具体取决于带宽和所需的分辨率。对于要求噪声更低的情况，ADXL362提供了两种低噪声工作模式，以略微增加功耗为代价来降低噪声。

表1显示了正常工作模式以及两种低噪声模式下的功耗值和噪声密度，其中电源电压典型值为3.3 V。

CN0274 评估软件采用 ADXL362的正常工作噪声模式。

运动检测

ADXL362的内置逻辑可检测到运动(加速度超过特定阈值)和静止(加速度未超过特定阈值)。

对运动或静止事件的检测由状态寄存器指示，也可配置用于产生中断。此外，器件的运动状态(即器件是在运动还是静止)通过AWAKE bit指示。

加速度计处于测量模式或唤醒模式时，可以使用运动和静止检测。

运动检测

加速度在用户指定的一段时间内始终高于指定阈值时，即检测到运动事件。有两种运动检测事件：绝对运动检测和参考运动检测。

• 使用绝对运动检测时，将加速度样本与用户设置的阈值进行比较，以确定是否存在运动。例如，如果阈值设为0.5 g，任意轴上的加速度为1 g并且持续时间超过了用户定义的运动时间，则置位运动状态。在许多应用中，根据与参考点或方位的偏差进行运动检测优于根据绝对阈值进行运动检测。由于这样可消除重力导致的静态1 g对运动检测的影响，因此会特别有用。加速度计静止时，虽然本身没有在运动，但其输出仍然可以达到1 g。使用绝对运动检测时，如果阈值设为小于1 g，立刻就能检测到运动。


• 在 参考运动检测模式下，当加速度样本在用户定义的时间段内比内部定义的参考值至少高出用户设置的数量时，则检测到运动。启用运动检测后会计算参考值，并 且获取的第一个样本将用作参考点。只有加速度与此初始方位的偏差足够大时，才会检测到运动。参考配置使运动检测非常敏感，甚至可以检测到最细微的运动事件。

CN0274 评估软件在搜索运动时采用参考工作模式。

静止检测

加速度在指定的时间段内始终低于指定阈值时，即检测到静止事件。有两种非运动检测事件：绝对静止检测和参考静止检测。

• 使用 绝对静止检测时，在用户设置的时间内将加速度样本与用户设置的阈值进行比较，以确定是否不存在运动。


• 使用参考静止检时，则在用户定义的时间内将加速度样本与用户指定的参考进行比较。器件首次进入唤醒状态时，第一个样本将用作参考点，并且围绕该点应用阈值。如果加速度保持在阈值范围内，器件将进入休眠状态。如果加速度值超出阈值范围，该点将用作新的参考，然后针对该点重新应用阈值。

CN0274 评估软件在搜索静止时采用参考工作模式。

链接运动和静止检测

可以同时使用运动和静止检测功能，然后通过主机处理器手动处理，或者也可以配置为通过多种方式进行交互：

• 在默认模式下，运动和静止检测功能都处于使能状态，并且所有中断都必须由主机处理器处理；也就是说，处理器必须读取每个中断，然后才能清零并再次使用。


• 在链接模式下，运动和静止检测功能彼此链接，以致在任意给定时间都只有一项功能处于使能状态。一旦检测到运动，就会认为器件处于运动或唤醒状态，然后不再搜索运动：下一个事件预期为静止，因此只有静止检测起作用。如果检测到静止，则认为器件处于静止或休眠状态。此时下一个事件预期为运动，于是只有运动检测起作用。在此模式下，主机处理器必须处理每个中断，然后使能下一操作。


• 在环路模式下，运动检测的工作方式与上文所述链接模式相同；但是，无需由主机处理器处理中断。此配置简化了常用运动检测的实施，并且通过减少总线通信功耗而增强了省电效果。


• 如果在链接模式或环路模式下使能自动休眠模式，则在检测到静止事件后，器件会自主进入唤醒模式，而一旦检测到运动事件，则重新进入测量模式。

CN0274 评估软件采用自动休眠和环路模式来演示 ADXL362的功能。

AWAKE Bit

AWAKE bit是一个状态位，用于指示ADXL362是处于唤醒状态还是休眠状态。检测到运动条件表明器件处于唤醒状态，检测到静止条件则表明器件处于休眠状态。

唤醒信号可映射至INT1或INT2引脚，因此可用作状态输出，以便根据加速度计的唤醒状态连接下游电路的电源或断开其电源连接。与环路模式一起使用时，此配置可以实现一种微小的自主运动激活开关。

如果下游电路的导通时间在可接受范围内，则这种运动开关配置能够消除应用中其余部分的待机功耗，从而显著降低系统级功耗。这种待机功耗通常会超过ADXL362的整个功耗范围。

中断

ADXL362的一些内置功能可触发中断，以便针对某些状态条件向主机处理器发出提醒。

通过设置INTMAP1和INTMAP2寄存器中的适当位，可将中断映射至两个指定输出引脚(INT1和INT2)之一(或两者)。所有功能都可以同时使用。如果多个中断映射至一个引脚，则中断的OR组合决定该引脚的状态

如果没有功能映射至某个中断引脚，则该引脚自动配置为高阻抗状态(高阻态)。引脚也会在复位后进入此状态

检测到特定状态条件时，则会激活该条件映射至的引脚。默认情况下，引脚配置为高电平有效，因此激活后引脚会变为高电平。不过，通过在适当的INTMAP寄存器中设置INT_LOW引脚，可以将配置切换为低电平有效

INT引脚可连接到主机处理器的中断输入端，并以中断程序对中断作出响应。由于多个功能可映射至同一个引脚，STATUS寄存器可用于确定导致中断触发的具体条件

CN0274 评估软件对ADXL362的配置为：检测到运动后，INT1引脚为高电平；检测到静止后，INT1引脚为低电平。

测试结果

所有测试均使用 EVAL-CN0274-SDPZ 和 EVAL-SDP-CS1Z执行。演示器件的功能时，运动阈值设置为0.5 g，静止阈值设置为0.75 g，而静止样本数量设置为20。搜索运动时，只需任意轴上的一个加速度样本越过阈值。

开始时，将电路定位为电池组与桌子贴合，印刷电路板(PCB)可沿任意方向缓慢旋转90°，从而在接近与初始方位垂直的位置这一过程中使得加速度越过阈值。

图2显示了CN0274 评估软件的屏幕截图，其中ADXL362起初处于休眠状态并搜索运动。接着，样本11越过阈值时，ADXL362进入唤醒状态并开始搜索静止。阈值进行调整，以表明器件正在搜索静止。

为了更好地展示，已利用图上的单选按钮禁用了X轴和Z轴曲线。

ADP195的输出(或中断引脚本身)通过数字万用表测量。 ADXL362处于唤醒状态时，中断变为高电平并将ADP195的EN引脚驱动至高电平，进而将MOSFET的栅极驱动至低电平，从而导致开关闭合，这样就会接通任意下游电路与电源的连接。相反，ADXL362处于休眠状态时，中断会将ADP195的EN引脚驱动至低电平，进而将MOSFET的栅极驱动至高电平，从而导致开关断开。

PCB布局考虑

在任何注重精度的电路中，必须仔细考虑电路板上的电源和接地回路布局。PCB应尽可能隔离数字部分和模拟部分。本系统的PCB采用4层板堆叠而成，具有较大面积的接地层和电源层多边形。有关布局和接地的详细论述，请参见MT-031 指南 ；有关去耦技术的信息，请参见 MT-101 指南。

ADXL362 的电源应当用1 μF 和0.1 μF电容去耦，以适当抑制噪声并减小纹波。这些电容应尽可能靠近器件。对于所有高频去耦，建议使用陶瓷电容。

电源走线应尽可能宽，以提供低阻抗路径，并减小电源线路上的毛刺效应。通过数字地将时钟及其它快速开关数字信号屏蔽起来，使之不影响电路板的其它器件。PCB的照片如图3所示。

有关本电路笔记的完整设计支持包， 请访问www.analog.com/CN0274-DesignSupport。