此方案集成多個(gè)獨(dú)立測量環(huán)路實(shí)現(xiàn)單平臺(tái)多參數(shù)監(jiān)控，提供系統(tǒng)校準(zhǔn)能力和自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整，以及探頭診斷能力 (pH探頭阻抗測量)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的低功耗、小尺寸和高精度。

該套方案的關(guān)鍵器件是具有化學(xué)傳感器接口的精密模擬微控制器 ADUCM355，這是是一款片內(nèi)系統(tǒng)，可控制和測量電化學(xué)傳感器和生物傳感器。ADuCM355是一款基于Arm?Cortex-M3處理器的超低功耗混合信號微控制器。該器件具有電流、電壓和阻抗測量功能。

ADuCM355內(nèi)置集成輸入緩沖器的16位、400 kSPS多通道逐次逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、抗混疊濾波器(AAF)和可編程增益放大器(PGA)。電流輸入包括三個(gè)具有可編程增益的跨導(dǎo)放大器(TIA)和用于測量不同傳感器類型的負(fù)載電阻。模擬前端(AFE)還包含兩個(gè)專門針對恒電勢器能力而設(shè)計(jì)的低功耗放大器，使外部電化學(xué)傳感器保持恒定的偏置電壓。這兩個(gè)放大器的同相輸入由片內(nèi)雙通道輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)進(jìn)行控制。模擬輸出包括高速DAC和用于產(chǎn)生交流信號的輸出放大器。

ADC的轉(zhuǎn)換速率最高可達(dá)400 kSPS，且具有?0.9 V至+0.9 V輸入范圍。ADC前面的輸入復(fù)用器允許用戶選擇輸入通道進(jìn)行測量。這些輸入通道包括三個(gè)外部電流輸入、多個(gè)外部電壓輸入和內(nèi)部通道。利用內(nèi)部通道，可對內(nèi)部電源電壓、裸片溫度和基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行診斷測量。

三個(gè)電壓DAC中有兩個(gè)是雙通道輸出、12位電阻串DAC。每個(gè)DAC的一個(gè)輸出可控制恒電勢器放大器的同相輸入，另一個(gè)控制TIA的同相輸入。

第三個(gè)DAC（有時(shí)被稱為高速DAC）針對用于阻抗測量的高功率TIA而設(shè)計(jì)。此DAC的輸出頻率范圍高達(dá)200 kHz。

提供1.82 V和2.5 V片內(nèi)精密基準(zhǔn)電壓源。內(nèi)部ADC和電壓DAC電路采用此片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源，以確保外設(shè)均具有低漂移性能。

ADuCM355集成了一個(gè)26 MHz Arm Cortex-M3處理器，它是一款32位簡化指令集計(jì)算機(jī)(RISC)。Arm Cortex-M3處理器還具有靈活的多通道直接存儲(chǔ)器存儲(chǔ)控制器(DMA)，支持兩個(gè)獨(dú)立的串行外設(shè)接口(SPI)端口、通用異步接收器/發(fā)射器(UART)和I2C通信外設(shè)。ADuCM355片內(nèi)還集成128 kB非易失性閃存/EE存儲(chǔ)器和64 kB單一隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。

數(shù)字處理器子系統(tǒng)從26 MHz片內(nèi)振蕩器接收時(shí)鐘信號。該振蕩器是主數(shù)字芯片系統(tǒng)時(shí)鐘源。或者，26 MHz鎖相環(huán)(PLL)可以用作數(shù)字系統(tǒng)時(shí)鐘。此時(shí)鐘在內(nèi)部進(jìn)行細(xì)分，以便處理器在較低頻率下工作并省電。該器件還內(nèi)置一個(gè)低功耗、32 kHz振蕩器，可給定時(shí)器提供時(shí)鐘。ADuCM355包括3個(gè)通用定時(shí)器、1個(gè)喚醒定時(shí)器（可用作通用定時(shí)器）和1個(gè)系統(tǒng)看門狗定時(shí)器。

模擬子系統(tǒng)內(nèi)置單獨(dú)的16 MHz振蕩器，用于為模擬芯片上的ADC、DAC和其他數(shù)字邏輯元件提供時(shí)鐘源。該模擬芯片還包含單獨(dú)的32 kHz、低功耗振蕩器，用于為模擬芯片上的看門狗定時(shí)器提供時(shí)鐘源。32 kHz振蕩器和此看門狗均獨(dú)立于數(shù)字芯片振蕩器和系統(tǒng)看門狗定時(shí)器。

可根據(jù)具體應(yīng)用要求配置多個(gè)通信外設(shè)。這些外設(shè)包括UART、I2C、兩個(gè)SPI端口和通用輸入/輸出(GPIO)端口。這些GPIO與通用定時(shí)器相結(jié)合，可組合生成脈沖寬度調(diào)制(PWM)類輸出。

支持通過串行線調(diào)試端口(SW-DP)接口進(jìn)行非介入仿真和編程下載。

ADuCM355采用2.8 V至3.6 V電源供電，額定溫度范圍為-40°C至+85°C。該芯片提供72引腳、6 mm × 5 mm基板柵格陣列(LGA)封裝。

請注意，在整篇數(shù)據(jù)手冊中，多功能引腳（如P0.0/SPI0_CLK）由整個(gè)引腳名稱或引腳的單個(gè)功能表示；例如P0.0即表示僅與此功能相關(guān)。

應(yīng)用

氣體探測

食品質(zhì)量

環(huán)境檢測（空氣、水和土壤）

血糖儀

生命科學(xué)和生物感測分析

生物阻抗測量

通用安培檢測法、伏安法和阻抗頻譜分析功能

審核編輯：湯梓紅