ADuCM362集成双通道Σ-Δ型ADC和ARM Cortex-M3的低功耗精密模拟微控制器技术手册

概述
ADuCM362/[ADuCM363]是完全集成的3.9 kSPS、24位数据采集系统，在单芯片上集成双核高性能多通道Σ-Δ型模数转换器(ADC)、32位ARM Cortex™-M3处理器和Flash/EE存储器。在有线和电池供电应用中，ADuCM362/ADuCM363设计为与外部精密传感器直接连接。ADuCM363集成了ADuCM362的全部功能，不过它仅有一个24位Σ-Δ ADC (ADC1)。
数据表：*附件：ADuCM362集成双通道Σ-Δ型ADC和ARM Cortex-M3的低功耗精密模拟微控制器技术手册.pdf

ADuCM362/ADuCM363自带一个片内32 kHz振荡器和一个内部16 MHz高频振荡器。高频振荡器通过一个可编程时钟分频器进行路由，并在其中产生处理器内核时钟工作频率。最大内核时钟速度为16 MHz；该速度不受工作电压或温度限制。

微控制器内核为低功耗ARM Cortex-M3处理器，它是一个32位RISC机器，峰值性能最高可达20 MIPS。Cortex-M3处理器集成了灵活的11通道DMA控制器，支持全部有线通信外设（两个SPI、两个UART和I2C）。片内还集成高达256 kB的非易失性Flash/EE存储器和24 kB SRAM。

模拟子系统由双通道ADC组成，每个ADC均连接到一个灵活的输入多路复用器。两个ADC都可在全差分和单端模式下工作。其他的片内ADC功能包括：双通道可编程激励电流源、诊断电流源和偏置电压产生器AVDD_REG/2(900 mV)，可设置输入通道的共模电压。低端内部接地开关可在两次转换之间关断外部电路（例如桥电路）。模拟输入和外部基准输入提供可选的输入缓冲器。这些缓冲器可针对所有PGA增益设置使能。

ADC内置两个并联滤波器：一个sinc3或sinc4滤波器与一个sinc2滤波器并联。Sinc3或Sinc4滤波器用于精密测量。sinc2滤波器用于快速测量和输入信号的步进变化检测。

该器件集成一个低噪声、低漂移内部带隙基准电压源，但在采用比例式测量配置时可配置成接受一或两个外部基准电压源。片内集成了可缓存外部基准电压输入的选项。片内还有一个单通道缓冲电压输出DAC。

ADuCM362/ADuCM363集成了一系列片内外设，可以根据应用需要通过微控制器软件控制进行配置。这些外设包括2个UART、I2C和双通道SPI串行I/O通信控制器。1个19引脚GPIO端口；2个通用定时器；1个唤醒定时器；和1个系统看门狗定时器。同时提供了一个带6个输出通道的16位PWM控制器。

ADuCM362/ADuCM363专为要求低功耗工作的电池供电应用而设计。微控制器内核可配置为普通工作模式，功耗290 μA/MHz（包括flash/SRAM IDD）。在两个ADC均打开（输入缓冲器关闭）、PGA增益为4、一个SPI端口打开和所有定时器均打开时，系统总电流消耗可以达到1 mA。

ADuCM362/ADuCM363通过直接编程控制可配置为许多低功耗工作模式，包括休眠模式（内部唤醒定时器有效），此时能耗仅为4 μA。在休眠模式下，诸如外部中断或内部唤醒定时器等外设可以唤醒这些器件。该模式可让这些器件在功耗极低的情况下运行，同时仍然响应外部异步或周期事件。

片内出厂固件支持通过串行线接口（2引脚JTAG系统）和UART进行串行在线下载；还支持通过串行线接口进行非介入式仿真。这些特性都集成在一个支持精密模拟微控制器系列的低成本QuickStart™开发系统中。

这些器件采用外部1.8 V至3.6 V电源供电，额定温度范围为−40°C至+125°C工业温度范围。

应用

• 工业自动化和过程控制
• 智能精密检测系统
• 4 mA至20 mA环路供电智能传感器系统
• 医疗设备、病人监护

特性

• 与ADuCM360/ADuCM361引脚兼容
• 模拟输入/输出
  • 双24位ADC
  • 可编程ADC输出速率（3.5 Hz至3.906 kHz）
  • 50 Hz/60 Hz同步噪声抑制
    • 50 SPS连续转换模式
    • 16.67 SPS单次转换模式
• 两个ADC均通过灵活的输入多路复用器选择输入通道
• 两个24位多通道ADC（ADC0和ADC1）
  • 6个差分或12个单端输入通道
  • 4路内部通道，用于监控DAC、温度传感器、IOVDD/4和AVDD/4（仅ADC1）
  • 可编程增益（1至128）
  • 增益为1，支持输入缓冲器开启/关闭
  • 有效值噪声：52 nV（3.53 Hz时），200 nV（50 Hz时）
• 可编程传感器激励电流源
• 片内精密基准电压源
  • 通过两个ADC支持的两个外部基准电压源选项
• 单12位电压输出DAC
  • 用于4 mA至20 mA环路应用的NPN模式
• 微控制器
  • ARM Cortex-M3 32位处理器
  • 串行线下载和调试
  • 用于唤醒定时器的内部时钟晶体
  • 具有8路可编程分频器的16 MHz振荡器
• 存储器
  • 高达256 kB Flash/EE存储器，24 kB SRAM
  • 通过串行线和UART在线调试/下载
• 电源电压范围：1.8 V至3.6 V（最大值）
• MCU主动模式时的功耗
  • 内核功耗：290 μA/MHz
  • 内核工作在500 kHz时的系统总电流消耗为1.0 mA（两个ADC均打开、输入缓冲器关闭、PGA增益为4、一个SPI端口打开、所有定时器均打开）
• 省电模式时的功耗：4 μA（唤醒定时器有效）
• 片内外设
  • 2× UART、I2C和2 × SPI串行I/O
  • 16位PWM控制器
  • 19引脚多功能GPIO端口
  • 2个通用定时器
  • 唤醒定时器/看门狗定时器
  • 多通道DMA和中断控制器
    • DMA支持两个SPI通道
• 封装和温度范围
  • 48引脚、7 mm × 7 mm LFCSP封装
  • 额定工作温度范围：−40°C至+125℃
• 开发工具
  • 低成本QuickStart开发系统
  • 支持第三方编译器和仿真器工具
• 多个支持SIL认证的诊断功能

框图

IPC时序规格

引脚配置描述

典型性能特征

典型系统配置

图15展示了ADuCM362/ADuCM363的典型配置。该图说明了一些硬件方面的考量。LFCSP封装的底部有一个裸露焊盘，出于机械方面的原因，必须焊接到印刷电路板（PCB）上的金属板上。PCB上的金属板应连接到DGND。在AVDD_REG和DVDD_REG引脚上尽可能靠近引脚的位置放置0.47 μF的电容接地。在噪声环境中，可以在IOVDD和AVDD上额外添加一个1 nF的电容。