製品概要

機能と利点

アナログ入力
  • 16ビット、800kSPS 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
  • 48ピン7mm × 7mm LFCSP
  • −40°C~+85°Cの動作温度仕様規定

製品概要

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。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。

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。

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)ADCが使用されています。±1.35 V の入力電圧範囲があります。ADC前の入力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つのトランスインピーダンス・アンプ(TIA)が含まれています。1つ目のTIAは、LPTIAと呼ばれ、低帯域幅の信号を測定できるように設計されています。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。外部TIAゲイン抵抗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1.8V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、この内部リファレンス・ソースを使用して、それらの周辺機器に対して低ドリフト性能を実現します。

AD5941測定ブロックは、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SRAMは、ディープ・データFIFO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。

様々なGPIOを利用でき、AFEシーケンサを使用して制御することができます。シーケンサを使用して、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。

AD5941は、2.7V~3.6V給電で起動し、仕様温度範囲は−40°C~+85°Cです。48ピン7mm × 7mm 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

製品ライフサイクル icon-recommended 新規設計にお薦めします

発売済みの製品です。データシートには、最終的な仕様と動作条件がすべて記載されています。新規の設計には、これらの製品の使用を推奨します。

評価キット (1)

リファレンス・デザイン (1)

設計リソース

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モデル一覧の項目説明

 

 

 

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