概览

优势和特点

  • 模拟输入
    • 16位ADC,提供800 kSPS和1.6 MSPS选项
    • 电压、电流和阻抗测量能力
      • 内部和外部电流和电压通道
      • 超低泄漏开关矩阵和输入多路复用器
    • 输入缓冲器和可编程增益放大器
  • 电压DACs
    • 输出范围为0.2 V至2.4 V的双通道输出电压DAC
  • 12位VBIAS0输出到偏置恒电势器
    • 6位VZERO0输出到偏置TIA
    • 超低功耗:1 µA
    • 1个高速、12位DAC
      • 传感器输出范围至:±607 mV
      • 输出上具有2和0.05增益设置的可编程增益放大器
  • 放大器、加速器和基准电压源
    • 1个低功耗、低噪声恒电势器放大器,适合电化学检测中的恒电势器偏置
    • 1个低噪声、低功耗TIA,适合测量传感器电流输出
      • 50 pA至3 mA范围
      • 用于传感器输出的可编程负载和增益电阻
    • 模拟硬件加速器
      • 数字波形发生器
      • 接收滤波器
      • 复数阻抗测量(DFT)引擎
    • 1个高速TIA,可以处理0.015 Hz至200 kHz的宽带宽输入信号
    • 数字波形发生器,用于生成正弦波和梯形波形
    • 2.5 V和1.82 V内部基准电压源
    • 降低系统级功耗
      • 能够快速上电和断电的模拟电路
      • 可编程AFE序列器,充分降低了主机控制器的工作负载
      • 6 kB SRAM,可对AFE序列进行预编程
      • 超低功耗恒电势器通道:上电且所有其他模块处于休眠模式时的电流消耗为6.5 µA
    • 智能传感器同步和数据采集
      • 传感器测量的精确周期控制
      • 受控于序列器的的GPIOs
    • 片内外设
      • SPI串行输入/输出
      • 唤醒定时器
      • 中断控制器
    • 电源
    • 电源电压:2.8 V至3.6 V
    • 1.82 V输入/输出兼容
    • 上电复位
    • 集成已上电的低功耗DAC和恒电势器放大器的休眠模式,以保持传感器偏置
    • 封装和温度范围
    • 3.6 mm × 4.2 mm、56引脚WLCSP
    • 7 mm × 7 mm、48引脚LFCSP封装
    • 额定工作温度范围为-40°C至+85°C
    • AD5940和AD5941的额定工作温度范围为-40°C至+85°C
    • AD5941W的额定工作温度范围为-40°C至+105°C
    • 通过AEC-Q100汽车应用认证

产品详情

AD5941 是一款高精度、低功耗模拟前端 (AFE),专为需要高精度、基于电化学的测量技术(如电流、伏安或阻抗测量)的便携式应用而设计。AD5941 专为测量皮肤阻抗和人体阻抗而设计,也可与 AD8233 AFE 一起用于完整的生物电能/生物电位测量系统。

AD5941 由两个高精度激励环路和一个通用测量通道组成,可以对被测传感器进行广泛的测量。第一个激励环路包括一个超低功耗、双输出串 DAC 和一个低功耗、低噪声恒电位放大器。DAC 的一个输出控制恒电位放大器的非反相输入,另一个输出控制 TIA 的非反相输入。这种低功耗激励环路能够产生从直流至 200 Hz 的信号。

第二个激励环路包括一个 12 位 DAC(通常称为高速 DAC),能够生成高达 200 kHz 的高频激励信号。

AD5941 测量通道具有 16 位、800 kSPS 多通道逐次逼近寄存器 (SAR) ADC,带有输入缓冲器、内置抗混叠滤波器和可编程增益放大器 (PGA)。它的输入电压范围为 ±1.35 V。 ADC 之前的输入多路复用器允许用户选择输入通道进行测量。这些输入通道包括多个外部电流输入、多个外部电压输入和内部通道。内部通道用于内部电源电压、裸片温度和基准电压的诊断测量。

电流输入包括两个具有可编程增益和负载电阻的互阻放大器 (TIA),用于测量不同类型的传感器。第一个 TIA 称为 LPTIA,用于测量低带宽信号。第二个 TIA 称为高速 TIA,用于测量高达 200 kHz 的高带宽信号。

超低漏电流可编程开关矩阵用于将传感器连接到内部模拟激励和测量模块。它提供用于连接外部 TIA 增益电阻和校准电阻的接口。它还可用于将多个电子测量套件多路复用到同一可穿戴电极。

提供精密的 1.8 V 和 2.5 V 片内基准电压源。内部 ADC 和 DAC 电路使用该片内基准电压源,来确保这些外设的低漂移性能。

AD5941 测量模块可以通过 SPI 接口直接寄存器写入来进行控制,也可以通过使用可预编程时序控制器进行控制,该时序控制器可以自动控制 AFE 芯片。6 KB 的 SRAM 被分区为深入数据 FIFO 和命令 FIFO。测量命令存储在命令 FIFO 中,测量结果存储在数据 FIFO 中。提供许多 FIFO 相关中断,用于指示 FIFO 已满等状态。

提供许多 GPIO,可以使用 AFE 时序控制器对其进行控制。这样可以通过时序控制器对多个外部传感器套件进行周期精确控制。

AD5941 采用 2.7 V 至 3.6 V 电源供电,额定温度范围为 −40°C 至 +85°C。AD5941 采用 48 引脚 7 × 7 mm LFCSP 封装。

应用

  • 电化学测量
  • 电化学气体传感器
  • 恒电势器/电流测量/伏安法/循环伏安法
  • 生物阻抗应用
    • 皮肤阻抗
    • 人体阻抗
  • 连续血糖监测
  • 电池阻抗

产品生命周期 icon-recommended 推荐新设计使用

本产品已上市。数据手册包含所有最终性能规格和工作条件。ADI公司推荐新设计使用这些产品。

评估套件 (1)

参考资料

  • 查看全部 (14)
  • 数据手册 (1)
  • 用户手册 (1)
  • 产品选型手册 (1)
  • 解决方案通报和手册 (3)
  • 客户案例 (1)
  • 技术文章 (7)
  • 软件代码及系统需求

    参考电路 (1)

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