低功耗模擬前端AD5941的性能特點及適用范圍

AD5941 是一款高精度、低功耗模擬前端 （AFE），專為需要高精度、基于電化學(xué)的測量技術(shù)（如電流、伏安或阻抗測量）的便攜式應(yīng)用而設(shè)計。AD5941 專為測量皮膚阻抗和人體阻抗而設(shè)計，也可與 AD8233 AFE 一起用于完整的生物電能/生物電位測量系統(tǒng)。

AD5941 由兩個高精度激勵環(huán)路和一個通用測量通道組成，可以對被測傳感器進行廣泛的測量。第一個激勵環(huán)路包括一個超低功耗、雙輸出串 DAC 和一個低功耗、低噪聲恒電位放大器。DAC 的一個輸出控制恒電位放大器的非反相輸入，另一個輸出控制 TIA 的非反相輸入。這種低功耗激勵環(huán)路能夠產(chǎn)生從直流至 200 Hz 的信號。

第二個激勵環(huán)路包括一個 12 位 DAC（通常稱為高速 DAC），能夠生成高達 200 kHz 的高頻激勵信號。

AD5941 測量通道具有 16 位、800 kSPS 多通道逐次逼近寄存器 （SAR） ADC，帶有輸入緩沖器、內(nèi)置抗混疊濾波器和可編程增益放大器 （PGA）。它的輸入電壓范圍為 ±1.35 V。 ADC 之前的輸入多路復(fù)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、多個外部電壓輸入和內(nèi)部通道。內(nèi)部通道用于內(nèi)部電源電壓、裸片溫度和基準(zhǔn)電壓的診斷測量。

電流輸入包括兩個具有可編程增益和負載電阻的互阻放大器 （TIA），用于測量不同類型的傳感器。第一個 TIA 稱為 LPTIA，用于測量低帶寬信號。第二個 TIA 稱為高速 TIA，用于測量高達 200 kHz 的高帶寬信號。

超低漏電流可編程開關(guān)矩陣用于將傳感器連接到內(nèi)部模擬激勵和測量模塊。它提供用于連接外部 TIA 增益電阻和校準(zhǔn)電阻的接口。它還可用于將多個電子測量套件多路復(fù)用到同一可穿戴電極。

提供精密的 1.8 V 和 2.5 V 片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源。內(nèi)部 ADC 和 DAC 電路使用該片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源，來確保這些外設(shè)的低漂移性能。

AD5941 測量模塊可以通過 SPI 接口直接寄存器寫入來進行控制，也可以通過使用可預(yù)編程時序控制器進行控制，該時序控制器可以自動控制 AFE 芯片。6 KB 的 SRAM 被分區(qū)為深入數(shù)據(jù) FIFO 和命令 FIFO。測量命令存儲在命令 FIFO 中，測量結(jié)果存儲在數(shù)據(jù) FIFO 中。提供許多 FIFO 相關(guān)中斷，用于指示 FIFO 已滿等狀態(tài)。

提供許多 GPIO，可以使用 AFE 時序控制器對其進行控制。這樣可以通過時序控制器對多個外部傳感器套件進行周期精確控制。

AD5941 采用 2.7 V 至 3.6 V 電源供電，額定溫度范圍為 ?40°C 至 +85°C。AD5941 采用 48 引腳 7 × 7 mm LFCSP 封裝。

應(yīng)用：

電化學(xué)測量

電化學(xué)氣體傳感器

恒電位儀/電流測量/伏安測量/循環(huán)

伏安測量

生物阻抗應(yīng)用

皮膚阻抗

身體阻抗

連續(xù)血糖監(jiān)測

電池阻抗

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