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AD5941

推荐用于新设计

高精度、阻抗和电化学前端

数据手册 (Rev. F)

产品选型表

产品模型: 3

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概述

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V_BIAS0输出到偏置恒电势器
- 6位V_ZERO0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

AD5940：3.6 mm × 4.2 mm、56引脚WLCSP
AD5941：7 mm × 7 mm、48引脚LFCSP封装
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

AD5940和AD5941均为高精度、低功耗模拟前端(AFE)，专为需要基于电化学测量技术的高精度便携式应用而设计，如电流、伏安或阻抗测量。AD5940/AD5941设计用于皮肤阻抗和人体阻抗测量，并与AD8233 AFE配合构成完整的生物电势或生物电位测量系统。AD5940/AD5941针对电化学有毒气体检测而设计。

AD5940/AD5941包括两个高精度激励环路和一个通用测量通道，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、双通道输出串数模转换器(DAC)和一个低功耗、低噪声恒电势器。该DAC的一个输出可控制恒电势器的同相输入，另一个输出控制跨阻放大器(TIA)的同相输入。该低功耗激励环路能够生成DC至200 Hz的信号。

第二个激励环路包括一个12位DAC，称为高速DAC。该DAC能够生成最高200 kHz的高频激励信号。

AD5940/AD5941测量通道具有16位、800 kSPS多通道逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(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)。ADC前端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、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。

电流输入包括两个具有可编程增益的TIA和用于测量不同传感器类型的负载电阻。第一个TIA，称为低功耗TIA，可测量低带宽信号。第二个TIA，称为高速TIA，可测量高达200 kHz的高带宽信号。

超低泄漏、可编程开关矩阵将传感器连接到内部模拟激励和测量模块。此矩阵提供一个接口，可用于连接外部跨阻放大器电阻(R_TIAs)和校准电阻。该矩阵还可用于将多个电子测量器件多路复用到相同的可穿戴设备电极。

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

AD5940/AD5941测量模块可通过串行外设接口(SPI)接口直接寄存器写入控制，或者通过使用预编程序列器控制，该序列器提供AFE芯片的自动控制。6 kB的静态随机访问存储器(SRAM)划分为深度数据先进先出(FIFO)和命令FIFO。测量命令存储在命令FIFO中且测量结果存储在数据FIFO中。多个FIFO相关中断可用于指示FIFO何时写满。

提供多个通用输入/输出(GPIO)并使用AFE序列器进行控制。AFE序列器可对多个外部传感器器件进行准确的周期控制。

AD5940/AD5941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。AD5940提供56引脚、3.6 mm × 4.2 mm WLCSP封装。AD5941采用48引脚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

产品模型: 3

参考资料

ADI 始终高度重视提供符合最高质量和可靠性水平的产品。我们通过将质量和可靠性检查纳入产品和工艺设计的各个范围以及制造过程来实现这一目标。出货产品的“零缺陷”始终是我们的目标。查看我们的质量和可靠性计划和认证以了解更多信息。

产品型号	引脚/封装图-中文版	文档	CAD 符号，脚注和 3D模型
AD5941BCPZ	48-Lead LFCSP (7mm x 7mm x 0.85mm w/ EP)	Material Declaration Reliablity Data 资料包	Ultra Librarian SamacSys
AD5941BCPZ-RL7	48-Lead LFCSP (7mm x 7mm x 0.85mm w/ EP)	Material Declaration Reliablity Data 资料包	Ultra Librarian SamacSys
AD5941WBCPZ-RL7	48-Lead LFCSP (7mm x 7mm x 0.85mm w/ EP)	Material Declaration Reliablity Data 资料包	Ultra Librarian SamacSys

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器件驱动器 1

AD594x Source Code

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AD5941 专门用于对电化学电池进行高精度分析。该评估套件旨在轻松配置 AD5941，以便在典型的电化学电池上进行电化学测量。该评估套件包括基于 EVAL-ADICUP3029 Arm^® Cortex^™-M3 微控制器的 Arduino Uno 外形板、EVAL-AD5941 子板以及定制微型 USB 到鳄鱼线缆，用于将硬件连接到各种化学装置。