AD5941

新規設計に推奨

高精度なインピーダンスおよび電気化学フロント・エンド

データシート (Rev. F)
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製品情報

  • アナログ入力
    • 800kSPSと1.6MSPSの両方のオプションを備えた16ビットADC
    • 電圧、電流およびインピーダンス測定能力
      • 内部と外部電流および電圧チャンネル
      • 超低漏電スイッチ・マトリックスおよび入力多重通信回路
    • 入力バッファおよびプログラマブル・ゲイン・アンプ
  • 電圧DAC
    • 0.2V～2.4Vの出力範囲を持つデュアル出力電圧DAC
  • 定電位のバイアス用の12ビットVBIAS0出力
    • TIAのバイアス用の6 ビットVZERO0出力
    • 超低消費電力：1μA
    • 高速12ビットDAC：1個
      • センサー出力範囲：±607mV
      • 出力について2および0.05のゲイン設定を持つプログラマブル・ゲイン・アンプ
  • アンプ、アクセラレータ、およびリファレンス
    • 電気化学センシングにおける定電位バイアスに適した低消費電力および低ノイズの定電位アンプ：1個
    • センサー電流出力の測定に適した低ノイズおよび低消費電力のTIA：1個
      • 50pA～3mAの範囲
      • センサー出力用のプログラマブルな負荷およびゲイン抵抗
    • アナログ・ハードウェア・アクセラレータ
      • デジタル波形発生器
      • 受信フィルタ
      • 複素インピーダンス測定（DFT）エンジン
    • 0.015Hz～最大200kHzの広帯域幅の入力信号を処理する高速TIA：1個
    • 正弦波および台形の波形を生成するデジタル波形発生器
    • 2.5Vおよび1.82Vの内部リファレンス電圧源
    • システム・レベルの節電
      • デューティ・サイクルのアナログ・ブロックの迅速なパワーアップおよびパワーダウン
      • ホスト・コントローラのワークロードを最小化するプログラマブルAFEシーケンサ
      • AFEシーケンスを事前にプログラムするための6kB SRAM
      • 超低消費電力定電位チャンネル：消費電流6.5μA（パワーオン時で他のすべてのブロックが休止モードの場合）
    • スマート・センサーの同期およびデータ収集
      • センサー計測のサイクル精度の制御
      • シーケンサ制御のGPIO
    • オンチップ周辺機器
      • SPIシリアル入出力
      • ウェークアップ・タイマー
      • 割込みコントローラ
    • 電源
    • 2.8V～3.6Vの電源
    • 1.82V入出力準拠
    • パワーオン・リセット
    • 低消費電力DACおよび定電位アンプをパワーアップしてセンサー・バイアスを維持した休止モード
    • パッケージと温度範囲
    • AD5940：3.6mm × 4.2mm、56ボールWLCSP
    • AD5941：7mm × 7mm、48ピンLFCSP
    • AD5940およびAD5941は、−40ºC～+85ºCの動作温度範囲に対して完全仕様化
    • AD5941Wは、−40ºC～+105ºCの動作温度範囲に対して完全仕様化
    • AEC-Q100準拠により、自動車用アプリケーションに対応

AD5940およびAD5941は、電流滴定、ボルタンメトリ、またはインピーダンス測定などの電気化学ベースの高精度の測定技術を必要とするポータブル・アプリケーション向けに設計された高精度および低消費電力のアナログ・フロント・エンド（AFE）です。AD5940/AD5941は、皮膚インピーダンスや体インピーダンスの測定用に設計されており、完成された生体電気/生体電位測定システムのAD8233 AFEと連動するように設計されています。AD5940/AD5941は、電気化学式有毒ガス検知用に設計されています。

AD5940/AD5941は、2つの高精度励起ループと1つの共通の測定チャンネルで構成されており、テスト対象のセンサーを幅広く測定できます。1つ目の励起ループは、超低消費電力デュアル出力ストリングD/Aコンバータ（DAC）と低消費電力および低ノイズの定電位アンプで構成されています。DACの一方の出力で定電位アンプの非反転入力を制御し、他方の出力でTIAの非反転入力を制御します。この低消費電力励起ループは、DC～200Hzの信号を生成することができます。

2つ目の励起ループは、通常、高速DACと呼ばれる12ビットDACで構成されています。このDACは、最大200kHzの高周波数励起信号を生成することができます。

AD5940/AD5941測定チャンネルには、入力バッファ、内蔵アンチエイリアス・フィルタ、およびプログラマブル・ゲイン・アンプ（PGA）を備えた16ビット800kSPSマルチチャンネル逐次比較レジスタ（SAR）A/Dコンバータ（ADC）が使用されています。ADCの前段の入力マルチプレクサ（mux）により、測定する入力チャンネルを選択できます。これらの入力チャンネルには、複数の外部電流入力、複数の外部電圧入力、および内部チャンネルなどがあります。内部チャンネルでは、内部の電源電圧、ダイ温度、およびリファレンス電圧を測定して診断することができます。

電流入力には、様々なタイプのセンサーを測定するためのプログラマブルなゲイン抵抗と負荷抵抗を備えた2つのTIAが含まれています。1つ目のTIAは、低電力TIAと呼ばれ、低帯域幅の信号を測定します。2つ目のTIAは、高速TIAと呼ばれ、最大200kHzの高帯域幅の信号を測定できるように設計されています。

センサーは、超低リークのプログラマブル・スイッチ・マトリックスにより、内部アナログ励起ブロックと測定ブロックに接続されています。このマトリックスは外付けのトランスインピーダンス・アンプ抵抗（RTIAs）およびキャリブレーション抵抗を接続するためのインターフェースとして機能します。また複数の電子測定デバイスを同じウェアラブル電極にマルチプレクスすることもできます。

高精度の1.82Vおよび2.5V内部リファレンス・ソースが提供されています。内部ADCおよびDAC回路は、この内蔵リファレンス・ソースを使用して、それらの1.82Vおよび2.5V周辺機器に対して低ドリフト性能を実現します。

AD5940/AD5941測定ブロックは、シリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）インターフェースから直接レジスタに書き込むか、または AFE チップの自律的な制御を可能にするプリプログラマブル・シーケンサを使用して制御することができます。6kBのスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（SRAM）は、ディープ・データFIFO（先入れ先出し）とコマンドFIFO用に分割されています。測定コマンドはコマンドFIFOに保存され、測定結果はデータFIFOに保存されます。FIFOフルなどの状態を示すために、FIFOに関連した多くの割込みが用意されています。

多数の汎用入出力（GPIO）が使用可能であり、これらはAFEシーケンサを用いて制御できます。AFEシーケンサを用いることで、複数の外部センサー・デバイスをサイクル精度で制御できます。

AD5940/AD5941は、2.8V～3.6V給電で起動し、仕様温度範囲は−40°C～+85°Cです。AD5940は、3.6mm × 4.2mm 56ピンWLCSPパッケージに収められています。AD5941は、48ピンLFCSPパッケージに収められています。

アプリケーション

  • 電気化学測定
  • 電気化学式ガス・センサー
  • 定電位／電流滴定／ボルタンメトリ／サイクリック・ボルタンメトリ
  • 生体インピーダンス・アプリケーション
    • 皮膚インピーダンス
    • 体インピーダンス
  • 連続的な血糖値モニタリング
  • バッテリ・インピーダンス
AD5941
高精度なインピーダンスおよび電気化学フロント・エンド
AD5940/AD5941 Simplified Block Diagram AD5941 Functional Block Diagram AD5941 Pin Configuration
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ソフトウェア・リソース

デバイス・ドライバ 1

評価用キット

eval board
schematic 1
schematic 2
schematic 3
EVAL-AD5941

電気化学評価用ボード

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製品詳細

AD5941は、電気化学電池の高精度解析向けに設計されています。この評価用キットは、AD5941を簡単に構成して、代表的な電気化学電池で電気化学測定を実行できるように設計されています。評価用キットには、EVAL-ADICUP3029 Arm® Cortex™-M3マイクロコントローラベースのArduino Unoフォーム・ファクタ・ボード、EVAL-AD5941ドータ・ボード、ハードウェアを様々な化学セットアップに接続するためのワニ口クリップ付きケーブル対応カスタム・マイクロUSBが含まれています。

EVAL-AD5941
電気化学評価用ボード
EVAL-AD5941ELCZTOP-web EVAL-AD5941ELCZANGLE-web EVAL-AD5941ELCZBOTTOM-web

リファレンス・デザイン

Simplified Circuit Block Diagram
Simplified Circuit Block Diagram
Modified Randel Circuit Model; Nyquist Plot is a Li-Ion Battery with SEI Evident
Reference Design Board
CN0510 Circuits from the Lab®

バッテリ用の電気化学インピーダンス分光法（EIS） ※Rev.0を翻訳したものです。最新版は英語資料をご覧ください。

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機能と利点

  • リチウムイオン・バッテリのテスト用に設計
  • ミリヘルツ～キロヘルツの周波数掃引
  • Arduino Shield互換
CN0510
バッテリ用の電気化学インピーダンス分光法（EIS） ※Rev.0を翻訳したものです。最新版は英語資料をご覧ください。
Simplified Circuit Block Diagram
Modified Randel Circuit Model; Nyquist Plot is a Li-Ion Battery with SEI Evident
Reference Design Board

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