セントラル・ラボラトリ診断システム

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、他方の出力でトランスインピーダンス・アンプ（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 ～ 200 Hz 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、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 200 kHz 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（AAF）、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 800 kSPS 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 には、±1.35 V の入力電圧範囲があります。ADC 前の入力マルチプレクサにより、ユーザーは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、および内部電圧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、さまざま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、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 200 kHz 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、超低リークおよび低 RON 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（R_TIAs）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。このマトリックスを使用して、複数の電子測定デバイスを同じ測定電極にマルチプレクスすることもできます。

高精度の 1.82 V および 2.5 V 内蔵リファレンス・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、SPI（シリアル・ペリフェラル・インターフェース）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。6 kB 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・メモリ用に分割されています。

測定コマンドはコマンド・メモリに保存され、測定結果はデータ FIFO に保存されます。FIFO 満杯、FIFO オーバーフローなどの FIFO 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、AFEシーケンサを用いて制御できます。AFEシーケンサは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、2.8 V ～ 3.6 V の電源で駆動し、−40 °C ～ +85 °C の温度範囲向けに仕様規定されています。AD5940 は、56 ピン 3.6 mm × 4.2 mm WLCSP パッケージを採用しています。AD5941 は、48ピンLFCSP パッケージを採用しています。

アプリケーション

• 電気化学測定
• 電気化学ガス・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

AD4630-24/AD4632-24は、2チャンネル、同時サンプリング、Easy Drive™、2MSPSまたは500kSPS逐次比較レジスタ（SAR）を備えたA/Dコンバータ（ADC）です。最大±0.9ppm INLと24ビットのノー・ミス・コードが確保されるAD4630-24/AD4632-24は、−40°C～+125°Cの範囲で優れた精度を発揮します。データシートの図1は、AD4630-24/AD4632-24の機能アーキテクチャを示しています。

内蔵の低ドリフト、高精度リファレンス・バッファによって、電圧リファレンスを他のシステム回路と簡単に共有できます。AD4630-24/AD4632-24は、5Vのリファレンス電圧を使用して106dB（代表値）のダイナミック・レンジを実現します。低ノイズ・フロアのため、シグナル・チェーンに必要なゲインと電力を低減できます。ブロック平均化フィルタとプログラマブルなデシメーション・レシオによって、ダイナミック・レンジを最大153dBに向上できます。差動入力とコモンモードの範囲が広く、飽和が発生することなく入力において全電圧リファレンス（±V_REF）範囲を使用できるため、シグナル・コンディショニングの条件とシステム・キャリブレーションが簡素化します。Easy Driveアナログ入力のセトリングが改善され、AD4630-24/AD4632-24との互換性を備えたアナログ・フロント・エンド部品の選択肢が広がりました。シングル・エンド信号と差動信号の両方をサポートしています。

汎用Flexi-SPIシリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）により、ホスト・プロセッサとADCを容易に統合できます。広いデータ・クロック・ウィンドウ、複数のSDOレーン、オプションのデュアル・データ・レート（DDR）でのデータ・クロックを通じて、2MSPSまたは500kSPSのサンプル・レートで動作しながらシリアル・クロックを10MHzにまで下げることができます。エコー・クロック・モードとADCホスト・クロック・モードでは、タイミング条件が緩和され、デジタル・アイソレータの使用方法が簡素化されます。

64ボールのCSPボール・グリッド・アレイ（CSP_BGA）であるAD4630-24/AD4632-24は、重要な電源とリファレンス・バイパス・コンデンサをすべて内蔵しており、フットプリントの縮小、システムの部品点数の削減、ボード・レイアウトに対する感度の低減を図ることができます。

アプリケーション

• ATE（自動試験装置）
• デジタル制御ループ
• 医療用計測機器
• 地震計測
• 半導体製造
• 科学計測

MAX86171は超低電力光データ収集システムで、送信と受信の両方のチャネルを備えています。トランスミッタ側では、MAX86171は3つの高電流、8ビット LEDドライバから設定可能な、9つのLEDドライバ出力端子を備えています。レシーバ側では、MAX86171は2つの低ノイズ電荷積分フロントエンドを備え、それぞれが個別の19.5ビットADCおよびクラス最高の環境光除去(ALC)回路を内蔵し、現在市場で最高性能の集積型光データ収集システムとなっています。

アプリケーション

• フィットネス、ウェルネス、および医療アプリケーション用のウェアラブル機器
• 医療用精度
• 手首、指、耳、およびその他の部位に最適
• 以下の検出に最適化された性能：
• 光心拍数
• 心拍変動
• 酸素飽和度(SpO₂)
• 体水分率
• 筋および組織酸素飽和度(SmO₂およびStO₂)
• 最大酸素摂取量(VO₂ max)

The TMCM-1260 is a single axis motor controller/driver board for 2-phase bipolar stepper motors with up-to 6A RMS motor current and 48V DC supply. It supports SixPoint^™ ramps in addition to linear ramps.

All you need to get started is a power supply and ADI Trinamic's free and easy to use TMCL-IDE. This graphical user interface allows quick setup and supports the use of commands in direct mode, monitors real-time behavior visualized in graphs, and logs and stores data.

More about the TMCL-IDE

APPLICATIONS

• Laboratory Automation
• Manufacturing
• Semiconductor Handling
• Robotics
• Factory Automation
• Test & Measurement
• Life Science
• Biotechnology
• Liquid Handling

The TMCM-1241 is a single axis motor controller/driver board for 2-phase bipolar stepper motors with up-to 3A RMS (4.3A peak) motor coil current. It supports linear ramps and unique SixPoint^™ ramps. It offers on-board SensOstep™ encoder and in addition, support for connection of external (incremental A/B) encoder. For driver-only applications, the TMCM-1241 offers optically isolated Step/Direction inputs.

All you need to get started is a power supply and ADI Trinamic's free and easy to use TMCL-IDE. This graphical user interface allows quick setup and supports the use of commands in direct mode, monitors real-time behavior visualized in graphs, and logs and stores data.

More about the TMCL-IDE

APPLICATIONS

• Laboratory Automation
• Manufacturing
• Semiconductor Handling
• Robotics
• Factory Automation
• Test & Measurement
• Life Science
• Biotechnology
• Liquid Handling

図1に示す回路は、高精度の自動温度補償機能を持つ、完全絶縁型の低消費電力 pH センサー・シグナル・コンディショナ／デジタイザです。

この回路は精度0.5%で0～14のpH値の測定が可能で、14ビットを超えるノイズフリー・コード分解能があり、化学物質、食品加工、水、廃水などの分析といったさまざまな産業用アプリケーションに適しています。

この回路は、1 MΩ から数GΩにおよぶ非常に高い内部抵抗を有する広範なpHセンサーに対応しており、デジタル信号と電源のアイソレーションにより過酷な産業環境の中のノイズや過渡電圧に対する耐性があります。

pH など、重要な液体分析の多くは、電気化学に依拠しています。この電気化学は化学の一分野で、ある反応物質から別の反応物質への電子の転送を測定することで、酸化還元（レドックス）反応の特性を評価します。電気化学手法を直接的または間接的に用いることで、水質に影響を与えるいくつかの重要なパラメータを検出できます。これらのパラメータには、化学的指標、生物学的および細菌学的指標、更には重金属など低濃度の汚染物質なども含まれます。これらの指標測定の多くは、被検体の重要な品質パラメータを決定することに直接関係します。

図 1 に示す回路はモジュール式のセンシング・プラットフォームで、これを用いることで柔軟な電気化学的水質測定ソリューションの設計が可能になります。高度に統合化されているため、1 つの電気化学測定プラットフォームを、pH、酸化還元電位（ORP）、導電率セルなどの様々な水質プローブに適用できます。

このシステムは、異なる水質測定に対し最大 4 つのプローブを一度に接続できます。

光学技術は液体分析技術の様々な領域で使われており、吸光度、蛍光発光、散乱、後方散乱などの現象を利用して、化学組成、pH、混濁度などの化学的性質や物理的性質が調べられています。光学技術には、非接触、非破壊、高精度、高感度、といったいくつかの利点があります。しかし、電気的誤差や物理的誤差を補正するために、多くの場合複雑な電子回路を必要とします。また、光路を定め周辺光による干渉を防ぐためには、これらを収容するための設計を注意深く行う必要があります。

図 1 に示す図は、再構成が可能なマルチパラメータ光学式液体測定のプラットフォームで、比色分析、濁度測定、蛍光分析が可能です。この設計では、4個の LEDを同時に駆動し、4 対のフォトダイオードを柔軟なサンプリング・レートで同期測定できる、高集積マルチモード・センサー・フロント・エンドを使用して複雑さを最小限に抑えています。更に、フロント・エンドにはオンチップ・デジタル・フィルタや優れた周辺光除去機能が備わっているため、周囲の照明条件に関わらずプラットフォームはその性能をフルに発揮して動作できます。

このシステムは、卓上機器の性能を持ちながら、持ち運びが必要なアプリケーションやハンドヘルド・アプリケーションに対応できます。LED 電流は最低 2mA まで設定可能で、200nA のスタンバイ電流と柔軟な出力データ・レートにより、システムは超低消費電力を実現しています。更に、メイン・ボードはArduino 互換シールド・フォーム・ファクタで設計されているため、一般的なプロセッサ・プラットフォームを使用して迅速なプロトタイプ化が可能です。

このプラットフォームは赤外線から紫外線までの幅広い範囲にわたる波長の LED 光源に対応しており、4 つの独立した光路を同時に測定できます。その上、これらの光路のうち 2 つは、蛍光や混濁度などのアプリケーション向けに垂直方向測定をサポートしています。

各光路には入射ビームの強度をサンプリングする測定・リファレンス用フォトダイオードが配置されているため、LED 電流源の精度、LED のドリフト、機構的不完全性などによる誤差をほぼ除去することができます。