AD5940是一款高精度、低功耗模擬前端(AFE)，專為需要高精度、電化學測量技術的便攜式應用而設計，如電流、伏安或阻抗測量。AD5940設計用于皮膚阻抗和人體阻抗測量，并配合完整生物電或生物電位測量系統中的AD8233 AFE使用。AD5940針對電化學有毒氣體檢測而設計。

AD5940包括兩個高精度激勵環路和一個通用測量通道，能夠在測試下對傳感器進行各種測量。第一個激勵環路包括一個超低功耗、雙通道輸出串、數模轉換器(DAC)和一個低功耗、低噪聲恒電勢器。該DAC的一個輸出可控制恒電勢器的同相輸入，另一個輸出控制跨阻放大器(TIA)的同相輸入。該低功耗激勵環路能夠生成DC至200 Hz的信號。

第二個激勵環路包括一個12位DAC，稱為高速DAC。該DAC能夠生成最高200 kHz的高頻激勵信號。

AD5940測量通道內置集成輸入緩沖器的16位、800 kSPS多通道逐次逼近寄存器(SAR)模數轉換器(ADC)、內置抗混疊濾波器和可編程增益放大器(PGA)。ADC前面的輸入復用器允許用戶選擇輸入通道進行測量。這些輸入通道包括多個外部電流輸入、外部電壓輸入和內部通道。利用內部通道，可對內部電源電壓、裸片溫度和基準電壓源進行診斷測量。

電流輸入包括兩個具有可編程增益的TIA和用于測量不同傳感器類型的負載電阻。第一個TIA，稱為低功耗TIA，可測量低帶寬信號。第二個TIA，稱為高速TIA，可測量高達200 kHz的高帶寬信號。

超低泄漏、可編程開關矩陣將傳感器連接到內部模擬激勵和測量模塊。此矩陣提供一個接口，可用于連接外部RTIA和校準電阻。該矩陣還可用于將多個電子測量器件多路復用到相同的可穿戴設備電極。

提供精密1.82 V和2.5 V片內基準電壓源。內部ADC和DAC電路采用此片內基準電壓源，以確保1.82 V和2.5 V外設均具有低漂移性能。

AD5940測量模塊可通過直接寄存器寫入串行外設接口(SPI)或通過使用預編程的時序控制器（可自主控制AFE芯片）進行控制。6 kB的靜態隨機訪問存儲器(SRAM)劃分為深度數據先進先出(FIFO)和命令FIFO。測量命令存儲在命令FIFO中且測量結果存儲在數據FIFO中。多個FIFO相關中斷可用于指示FIFO何時寫滿。

測量命令存儲在命令存儲器中，測量結果存儲在數據 FIFO 中。許多 FIFO 的相關中斷可用于指示 FIFO 狀態，即 FIFO 滿和 FIFO 溢出。

提供 8 個通用輸入/輸出（GPIO），可使用 AFE 時序控制器進行控制，從而可對多個外部傳感器套件進行周期精確控制。AD5940 采用 2.8 V 至 3.6 V 電源，額定溫度范圍為 -40°C 至 + 85°C。AD5940 采用 56引腳、3.6 mm × 4.2 mm WLCSP 封裝。

應用

• 電化學測量
• 電化學氣體傳感器
• 恒電勢器/電流測量/伏安法/循環伏安法
• 生物阻抗應用
  • 皮膚阻抗
  • 人體阻抗
• 連續血糖監測
• 電池阻抗

• 模擬輸入
  • 16位ADC，提供800 kSPS和1.6 MSPS選項
  • 電壓、電流和阻抗測量能力
    • 內部和外部電流和電壓通道
    • 超低泄漏開關矩陣和輸入多路復用器
  • 輸入緩沖器和可編程增益放大器
• 電壓DACs
  • 輸出范圍為0.2 V至2.4 V的雙通道輸出電壓DAC
• 12位VBIAS0輸出到偏置恒電勢器
  • 6位VZERO0輸出到偏置TIA
  • 超低功耗：1 μA
  • 1個高速、12位DAC
    • 傳感器輸出范圍至：±607 mV
    • 輸出上具有2和0.05增益設置的可編程增益放大器
• 放大器、加速器和基準電壓源
  • 1個低功耗、低噪聲恒電勢器放大器，適合電化學檢測中的恒電勢器偏置
  • 1個低噪聲、低功耗TIA，適合測量傳感器電流輸出
    • 50 pA至3 mA范圍
    • 用于傳感器輸出的可編程負載和增益電阻
  • 模擬硬件加速器
    • 數字波形發生器
    • 接收濾波器
    • 復數阻抗測量(DFT)引擎
  • 1個高速TIA，可以處理0.015 Hz至200 kHz的寬帶寬輸入信號
  • 數字波形發生器，用于生成正弦波和梯形波形
  • 2.5 V和1.82 V內部基準電壓源
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  • 降低系統級功耗
    • 能夠快速上電和斷電的模擬電路
    • 可編程AFE序列器，充分降低了主機控制器的工作負載
    • 6 kB SRAM，可對AFE序列進行預編程
    • 超低功耗恒電勢器通道：上電且所有其他模塊處于休眠模式時的電流消耗為6.5 μA
  • 智能傳感器同步和數據采集
    • 傳感器測量的精確周期控制
    • 受控于序列器的的GPIOs
  • 片內外設
    • SPI串行輸入/輸出
    • 喚醒定時器
    • 中斷控制器
  • 電源
  • 電源電壓：2.8 V至3.6 V
  • 1.82 V輸入/輸出兼容
  • 上電復位
  • 集成已上電的低功耗DAC和恒電勢器放大器的休眠模式，以保持傳感器偏置
  • 封裝和溫度范圍
  • 3.6 mm × 4.2 mm、56引腳WLCSP
  • 7 mm × 7 mm、48引腳LFCSP封裝
  • 額定工作溫度范圍為-40°C至+85°C
  • AD5940和AD5941的額定工作溫度范圍為-40°C至+85°C
  • AD5941W的額定工作溫度范圍為-40°C至+105°C
  • 通過AEC-Q100汽車應用認證