化学检测技术

图1所示电路是一个完整的单电源、低噪声LED电流源驱动器，由一个16位数模转换器(DAC)控制。该系统的积分和差分非线性误差为±1 LSB，0.1 Hz至10 Hz噪声小于45 nA p-p，满量程输出电流为20 mA。

大多数轨到轨输入运算放大器都有交越非线性误差，其在16位系统中可能高达4到5个LSB，而这个创新的输出驱动放大器消除了这一误差

该业界领先的解决方案非常适合于脉搏血氧仪应用，其中叠加于LED亮度水平上的1/f噪声会影响整体测量的精度。

采用5 V单电源供电时，三个有源器件的总功耗典型值小于20 mW。

图1. ±1 LSB线性16位LED电流源驱动器(原理示意图，未显示去耦和所有连接)

许多重要的液体分析（如pH值）依赖于电化学，电化学是化学的一个分支，通过测量电子从一种反应物到另一种反应物的转移来表征还原-氧化反应的行为。电化学技术可以直接或间接用于检测影响水质的几个重要参数，包括化学指标、生物和细菌指标，甚至一些低含量污染物，如重金属。许多此类指示性测量与确定被测分析物的重要质量参数有关。

图1所示电路是一个模块化检测平台，用户可利用它来设计灵活的电化学水质测量解决方案。其高集成度使得电化学测量平台可应用于各种水质探针，包括pH值、氧化还原电位(ORP)和电导池。

该系统允许一次连接多达四个探针，以进行不同的水质测量。

气体检测仪器广泛应用于从家用空气质量测量设备到工业有毒气体检测解决方案的各种应用。其中许多仪器使用电化学气体传感器。这种传感器技术需要专门的前端电路来进行偏置和测量。

利用内置诊断特性（例如阻抗频谱或偏置电压脉冲与斜坡），可以检查传感器健康状况，补偿老化或温度引起的精度漂移，估计传感器的剩余寿命而无需用户干预。这种功能允许各个边缘节点更换智能、精确的传感器。集成超低功耗微控制器直接偏置电化学气体传感器并运行板载诊断算法。

图1所示电路显示了电化学气体传感器如何连接到恒电位仪电路，以及如何对其进行偏置和测量。常见的2引线、3引线和4引线电化学气体传感器可以互换使用。该信号链的集成显著缩减了传感器节点的成本、尺寸、复杂性和功耗。

AD4000/AD4004/AD4008均为高精度、高速、低功耗、16位、轻松驱动的精密逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)。高吞吐量可对高频信号和抽取进行精确捕捉以实现较高的SNR，同时减少了抗混叠滤波器挑战。

轻松驱动特性可降低信号链的复杂性和功耗，支持较高的通道密度。低输入电流，尤其是高阻态模式与长信号采集阶段的结合，无需使用专用的高功耗、高速ADC驱动器即可扩展直接驱动这些ADC的低功耗精密放大器的范围（见图2）。输入范围压缩特性可使ADC驱动器放大器和ADC采用公共供电轨供电，而无需采用负电源供电，同时保留完整的ADC代码范围。输入过压箝位可保护ADC输入免受过压事件影响，尽可能减少了
对参考引脚的干扰且无需外部保护二极管。

低串行外设接口(SPI)时钟速率（在turbo模式下，AD4000为70 MHz (2 MSPS)）降低了数字输入/输出功耗，拓宽了处理器选项并简化了横跨数字隔离发送数据的工作过程。

兼容SPI的多功能串行接口具有七种可编程模式，内置可选繁忙指示器。利用SDI输入，可将几个ADC以菊花链形式连接到一条三线式总线上。采用独立VIO电源时，AD4000/AD4004/AD4008与1.8 V、2.5 V、3 V和5 V逻辑兼容。

应用

• 自动测试设备
• 机器自动化
• 医疗设备
• 电池供电设备
• 精密数据采集系统

ADA4661-2在电源电压为3.0 V、10 V和18 V时保证具有额定性能。该器件是3.3 V、5 V、10 V、12 V和15 V单电源以及±2.5 V、±3.3 V和±5 V双电源应用的理想选择。它采用ADI公司的DigiTrim®调整专利技术，失调电压非常低。此外，ADA4661-2的独特设计架构使器件工作在−V_SY + 1.5 V至+V_SY − 1.5 V共模电压范围时具有出色的电源抑制、共模抑制和失调电压性能。

ADA4661-2的额定温度范围为−40°C至+125°C扩展工业温度范围，提供8引脚MSOP封装和8引脚LFCSP (3 mm × 3 mm)封装。

• 分流监控器
• 有源滤波器
• 便携式医疗设备
• 缓冲/电平转换
• 高阻抗传感器接口
• 电池供电仪器仪表

AD7988-1/AD7988-5是16位、逐次逼近型模数转换器(ADC)，采用单电源VDD供电。AD7988-1提供100 kSPS吞吐量，AD7988-5则提供500 kSPS吞吐量。两者均为采用多功能串行接口端口的低功耗、16位采样ADC。在CNV上升沿，器件对IN+与IN-之间的模拟输入电压差进行采样，范围从0 V至VREF。基准电压(REF)由外部提供，并且可以独立于电源电压(VDD)。

SPI兼容串行接口还能够利用SDI输入，通过一组三线式总线将几个ADC以菊花链形式连结起来。它采用独立电源VIO，兼容1.8 V、2.5 V、3 V和5 V逻辑。

AD7988-1/AD7988-5采用10引脚MSOP封装或10引脚LFCSP (QFN)封装，工作温度范围为-40°C至+125°C。

应用

• 电池供电设备
• 低功耗数据采集系统
• 便携式医疗仪器
• 自动测试设备
• 数据采集
• 通信

AD7768/AD7768-4分别为每通道集成Σ-Δ型调制器和数字滤波器的8通道和4通道、同步采样Σ-Δ型模数转换器(ADC)，支持交流和直流信号的同步采样。

AD7768/AD7768-4在110.8 kHz最大输入带宽下实现108 dB动态范围，具备±2 ppm积分非线性(INL)、±50 μV失调误差和±30 ppm增益误差的典型性能。

AD7768/AD7768-4用户可在输入带宽、输出数据速率和功耗之间进行权衡，并选择三种功耗模式之一以优化噪声目标和功耗。AD7768/AD7768-4的灵活性使其成为适合低功耗直流和高性能交流测量模块的可重复使用平台。

AD7768/AD7768-4有三种工作模式：快速模式（最大256 kSPS、110.8 kHz输入带宽、每通道51.5 mW）、中速模式（最大128 kSPS、55.4 kHz输入带宽、每通道27.5 mW）和低功率模式（最大32 kSPS、13.8 kHz输入带宽、每通道9.375 mW）。

AD7768/AD7768-4提供丰富的数字滤波性能，如宽带、±0.005 dB低通带纹波、集成急剧滚降性能的抗混叠低通滤波器，以及在奈奎斯特频率的105 dB衰减。

频域测量可使用宽带线性相位滤波器。该滤波器在以下范围具有平坦的通带（±0.005 dB纹波）：DC至102.4 kHz (256 kSPS)、DC至51.2 kHz (128 kSPS)或DC至12.8 kHz (32 kSPS)。

AD7768/AD7768-4还提供sinc响应（通过sinc5滤波器）、低带宽的低延迟路径和低噪声测量。可为每个通道选择并运行宽带和sinc5滤波器。

在这些滤波器选项内，用户可通过从抽取速率×32、×64、×128、×256、×512和×1024中进行选择来提高动态范围。改变抽取滤波的能力可对所需输入带宽的噪声性能进行优化。

每个ADC通道的嵌入式模拟功能可简化设计，如模拟输入上的预充电缓冲器可减小模拟输入电流，每通道的预充电基准电压缓冲器可减小基准电压输入端的输入电流和毛刺。

器件采用5 V AVDD1A和AVDD1B电源、2.25 V至5.0 V AVDD2A和AVDD2B电源以及2.5 V至3.3 V或1.8 V IOVDD电源供电（有关1.8 V IOVDD的具体电源供电要求，请参见“1.8 V IOVDD电源”部分）。

该器件需要一个外部基准电压源；绝对输入基准电压范围为1 V至AVDD1 − AVSS。

应用

• 数据采集系统： USB/PXI/以太网
• 仪器仪表和工业控制环路
• 音频测试和测量
• 振动和资产状态监控
• 3相电能质量分析
• 声纳
• 高精度医疗EEG/EMG/ECG

AD7175-2是一款低噪声、快速建立、多路复用、2/4通道（全差分/伪差分）Σ-Δ型模数转换器(ADC)，适合低带宽输入。针对完全建立的数据，该器件最大通道扫描速率为50 kSPS (20 µs)。该器件的输出数据速率范围为5 SPS至250 kSPS。

AD7175-2集成关键的模拟和数字信号调理模块，可让用户针对使用的每个模拟输入通道单独进行配置。用户可为各通道单独选择功能。模拟输入端和外部基准电压输入端的集成真轨到轨缓冲器可提供易于驱动的高阻抗输入。精密2.5 V低漂移(2 ppm/癈)带隙内部基准电压源（带输出基准电压源缓冲器）增加了嵌入式功能，同时减少了外部元件数。

数字滤波器能以27.27 SPS输出数据速率进行同步50 Hz/60 Hz抑制。用户可根据应用中每个通道的需要而在不同滤波器选项之间进行切换。ADC可自动在每个选定的通道间进行切换。更多数字处理功能包括失调和增益校准寄存器，可根据各通道进行配置。

器件采用5 V AVDD1或?2.5 V AVDD1/AVSS和2 V至5 V AVDD2以及IOVDD电源供电。AD7175-2的额定工作温度范围为-40°C至+105°C，提供24引脚TSSOP封装。

应用

• 过程控制：PLC/DCS模块
• 温度和压力测量
• 医疗与科学多通道仪器
• 色谱仪

AD549是一款单芯片静电计运算放大器，具有极低的输入偏置电流。输入失调电压和输入失调电压漂移经过激光校准，精度极高。该器件运用ADI公司独家开发的Topgate™ JFET技术，实现了超低输入电流。借助这种技术，可以制造与标准结隔离式双极性工艺兼容的极低输入电流JFET。自举输入级提供1015 Ω的共模阻抗，可确保输入电流基本与共模电压无关。

AD549适合要求极低输入电流和低输入失调电压的应用。它可以作为出色的前置放大器用于各种电流输出传感器，例如光电二极管、光电倍增管或氧气传感器等，也可以用作精密积分器或低下垂采样保持器。AD549与标准FET和静电计运算放大器引脚兼容，因此只需花费很少的额外成本，就可以让现有系统实现性能升级。

AD549采用TO-99密封封装。外壳与引脚8相连，因而金属外壳可以独立连至与输入引脚电位相同的一点，使得流至外壳的杂散泄漏极小。AD549按性能分为四种等级。J、K、L级的额定温度范围为0°C至+70°C商用温度范围。S级按照MIL-STD-883B Rev. C标准加工，额定温度范围为−55°C至+125°C军用温度范围。另外还有扩展可靠性、增强筛选型产品。增强筛选方法包括168小时老化测试，以及根据MIL-STD-883B Rev. C标准衍生的其它环境和物理测试。

产品聚焦

1. AD549提供额定输入电流，100%经过测试，保证在器件预热后达到额定性能。在整个共模输入电压范围内，保证输入电流达到额定性能。
2. AD549输入失调电压和漂移经过激光调整，分别达到0.50 mV和15 μV/°C (AD549K)以及1 mV和20 μV/°C (AD549J)。
3. 最大静态电源电流为700 μA，可降低对输入电流和失调电压的加热效应。
4. 交流特性包括1 MHz单位增益带宽和3 V/μs压摆率。对于10 V输入步进，0.01%建立时间为5 μs。

应用

ADA2200是一款采样模拟技术同步解调器，用于工业、医疗和通信应用中的信号调理。 ADA2200是一款模拟输入、采样模拟输出器件。 信号处理通过在电容之间进行电荷共享而完全在模拟域中执行；这样可以消除量化噪声和圆整误差。 ADA2200集成一个模拟域、低通抽取滤波器、一个可编程无限脉冲响应(IIR)滤波器和一个混频器。 这些特性组合可以降低ADC采样速率以及下游数字信号处理要求。

解调功能禁用时，ADA2200可充当精密滤波器。 滤波器具有可编程带宽和可调谐中心频率。 滤波器特性在温度、电源和工艺变化范围内具有高度稳定性。

可在输入端和输出端实现单端和差分信号接口，简化与信号链其他元件的连接。 低功耗和轨到轨工作特性非常适合电池供电的低压系统使用。

ADA2200可通过其SPI兼容串行端口编程，也可通过其I²C接口从EEPROM自动引导。 片内时钟生成可以产生具有可编程频率和相位的混合信号。 此外，ADA2200同步输出信号还能简化与其他采样系统的接口，比如数据转换器和多路复用器。

ADA2200采用16引脚TSSOP封装。 该器件的额定温度范围为−40°C至+85°C工业温度范围。 请注意，在整篇数据手册中，多功能引脚（如SCLK/SCL）由整个引脚名称或引脚的单个功能表示；例如SCLK即表示仅与此功能相关。

应用

• 同步解调
• 传感器信号调理
• 锁定放大器
• 鉴相器
• 精密可调谐滤波器
• 信号恢复
• 控制系统

ADuCM355是一款片内系统，可控制和测量电化学传感器和生物传感器。ADuCM355是一款基于Arm^® Cortex^™-M3处理器的超低功耗混合信号微控制器。该器件具有电流、电压和阻抗测量功能。

ADuCM355内置集成输入缓冲器的16位、400 kSPS多通道逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)、抗混叠滤波器(AAF)和可编程增益放大器(PGA)。电流输入包括三个具有可编程增益的跨导放大器(TIA)和用于测量不同传感器类型的负载电阻。模拟前端(AFE)还包含两个专门针对恒电势器能力而设计的低功耗放大器，使外部电化学传感器保持恒定的偏置电压。这两个放大器的同相输入由片内双通道输出数模转换器(DAC)进行控制。模拟输出包括高速DAC和用于产生交流信号的输出放大器。

ADC的转换速率最高可达400 kSPS，且具有−0.9 V至+0.9 V输入范围。ADC前面的输入复用器允许用户选择输入通道进行测量。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。利用内部通道，可对内部电源电压、裸片温度和基准电压源进行诊断测量。

三个电压DAC中有两个是双通道输出、12位电阻串DAC。每个DAC的一个输出可控制恒电势器放大器的同相输入，另一个控制TIA的同相输入。

第三个DAC（有时被称为高速DAC）针对用于阻抗测量的高功率TIA而设计。此DAC的输出频率范围高达200 kHz。

提供1.82 V和2.5 V片内精密基准电压源。内部ADC和电压DAC电路采用此片内基准电压源，以确保所有外设均具有低漂移性能。

ADuCM355集成了一个26 MHz Arm Cortex-M3处理器，它是一款32位简化指令集计算机(RISC)。Arm Cortex-M3处理器还具有灵活的多通道直接存储器存储控制器(DMA)，支持两个独立的串行外设接口(SPI)端口、通用异步接收器/发射器(UART)和I²C通信外设。ADuCM355片内还集成128 kB非易失性闪存/EE存储器和64 kB单一随机存取存储器(SRAM)。

数字处理器子系统从26 MHz片内振荡器接收时钟信号。该振荡器是主数字芯片系统时钟源。或者，26 MHz锁相环(PLL)可以用作数字系统时钟。此时钟在内部进行细分，以便处理器在较低频率下工作并省电。该器件还内置一个低功耗、32 kHz振荡器，可给定时器提供时钟。ADuCM355包括3个通用定时器、1个唤醒定时器（可用作通用定时器）和1个系统看门狗定时器。

模拟子系统内置单独的16 MHz振荡器，用于为模拟芯片上的ADC、DAC和其他数字逻辑元件提供时钟源。该模拟芯片还包含单独的32 kHz、低功耗振荡器，用于为模拟芯片上的看门狗定时器提供时钟源。32 kHz振荡器和此看门狗均独立于数字芯片振荡器和系统看门狗定时器。

可根据具体应用要求配置多个通信外设。这些外设包括UART、I²C、两个SPI端口和通用输入/输出(GPIO)端口。这些GPIO与通用定时器相结合，可组合生成脉冲宽度调制(PWM)类输出。

支持通过串行线调试端口(SW-DP)接口进行非介入仿真和编程下载。

ADuCM355采用2.8 V至3.6 V电源供电，额定温度范围为-40°C至+85°C。该芯片提供72引脚、6 mm × 5 mm基板栅格阵列(LGA)封装。

请注意，在整篇数据手册中，多功能引脚（如P0.0/SPI0_CLK）由整个引脚名称或引脚的单个功能表示；例如P0.0即表示仅与此功能相关。

应用

• 气体探测
• 食品质量
• 环境检测（空气、水和土壤）
• 血糖仪
• 生命科学和生物感测分析
• 生物阻抗测量
• 通用安培检测法、伏安法和阻抗频谱分析功能