AD5940是一款高精度、低功耗模拟前端(AFE)，专为需要高精度、电化学测量技术的便携式应用而设计，如电流、伏安或阻抗测量。AD5940设计用于皮肤阻抗和人体阻抗测量，并配合完整生物电或生物电位测量系统中的AD8233 AFE使用。AD5940针对电化学有毒气体检测而设计。
AD5940包括两个高精度激励环路和一个通用测量通道，能够在测试下对传感器进行各种测量。第一个激励环路包括一个超低功耗、双通道输出串、数模转换器(DAC)和一个低功耗、低噪声恒电势器。该DAC的一个输出可控制恒电势器的同相输入，另一个输出控制跨阻放大器(TIA)的同相输入。该低功耗激励环路能够生成DC至200 Hz的信号。
第二个激励环路包括一个12位DAC，称为高速DAC。该DAC能够生成最高200 kHz的高频激励信号。
AD5940测量通道内置集成输入缓冲器的16位、800 kSPS多通道逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)、内置抗混叠滤波器和可编程增益放大器(PGA)。ADC前面的输入复用器允许用户选择输入通道进行测量。这些输入通道包括多个外部电流输入、外部电压输入和内部通道。利用内部通道，可对内部电源电压、裸片温度和基准电压源进行诊断测量。
电流输入包括两个具有可编程增益的TIA和用于测量不同传感器类型的负载电阻。第一个TIA，称为低功耗TIA，可测量低带宽信号。第二个TIA，称为高速TIA，可测量高达200 kHz的高带宽信号。
超低泄漏、可编程开关矩阵将传感器连接到内部模拟激励和测量模块。此矩阵提供一个接口，可用于连接外部RTIA和校准电阻。该矩阵还可用于将多个电子测量器件多路复用到相同的可穿戴设备电极。
提供精密1.82 V和2.5 V片内基准电压源。内部ADC和DAC电路采用此片内基准电压源，以确保1.82 V和2.5 V外设均具有低漂移性能。
AD5940测量模块可通过直接寄存器写入串行外设接口(SPI)或通过使用预编程的时序控制器（可自主控制AFE芯片）进行控制。6 kB的静态随机访问存储器(SRAM)划分为深度数据先进先出(FIFO)和命令FIFO。测量命令存储在命令FIFO中且测量结果存储在数据FIFO中。多个FIFO相关中断可用于指示FIFO何时写满。
测量命令存储在命令存储器中，测量结果存储在数据 FIFO 中。许多 FIFO 的相关中断可用于指示 FIFO 状态，即 FIFO 满和 FIFO 溢出。
提供 8 个通用输入/输出（GPIO），可使用 AFE 时序控制器进行控制，从而可对多个外部传感器套件进行周期精确控制。AD5940 采用 2.8 V 至 3.6 V 电源，额定温度范围为 -40°C 至 + 85°C。AD5940 采用 56引脚、3.6 mm × 4.2 mm WLCSP 封装。
应用
- 电化学测量
- 电化学气体传感器
- 恒电势器/电流测量/伏安法/循环伏安法
- 生物阻抗应用
- 皮肤阻抗
- 人体阻抗
- 连续血糖监测
- 电池阻抗
- 模拟输入
- 16位ADC，提供800 kSPS和1.6 MSPS选项
- 电压、电流和阻抗测量能力
- 内部和外部电流和电压通道
- 超低泄漏开关矩阵和输入多路复用器
- 输入缓冲器和可编程增益放大器
- 电压DACs
- 输出范围为0.2 V至2.4 V的双通道输出电压DAC
- 12位VBIAS0输出到偏置恒电势器
- 6位VZERO0输出到偏置TIA
- 超低功耗：1 µA
- 1个高速、12位DAC
- 传感器输出范围至：±607 mV
- 输出上具有2和0.05增益设置的可编程增益放大器
- 放大器、加速器和基准电压源
- 1个低功耗、低噪声恒电势器放大器，适合电化学检测中的恒电势器偏置
- 1个低噪声、低功耗TIA，适合测量传感器电流输出
- 50 pA至3 mA范围
- 用于传感器输出的可编程负载和增益电阻
- 模拟硬件加速器
- 数字波形发生器
- 接收滤波器
- 复数阻抗测量(DFT)引擎
- 1个高速TIA，可以处理0.015 Hz至200 kHz的宽带宽输入信号
- 数字波形发生器，用于生成正弦波和梯形波形
- 2.5 V和1.82 V内部基准电压源
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- 降低系统级功耗
- 能够快速上电和断电的模拟电路
- 可编程AFE序列器，充分降低了主机控制器的工作负载
- 6 kB SRAM，可对AFE序列进行预编程
- 超低功耗恒电势器通道：上电且所有其他模块处于休眠模式时的电流消耗为6.5 µA
- 智能传感器同步和数据采集
- 传感器测量的精确周期控制
- 受控于序列器的的GPIOs
- 片内外设
- SPI串行输入/输出
- 唤醒定时器
- 中断控制器
- 电源
- 电源电压：2.8 V至3.6 V
- 1.82 V输入/输出兼容
- 上电复位
- 集成已上电的低功耗DAC和恒电势器放大器的休眠模式，以保持传感器偏置
- 封装和温度范围
- 3.6 mm × 4.2 mm、56引脚WLCSP
- 7 mm × 7 mm、48引脚LFCSP封装
- 额定工作温度范围为-40°C至+85°C
- AD5940和AD5941的额定工作温度范围为-40°C至+85°C
- AD5941W的额定工作温度范围为-40°C至+105°C
- 通过AEC-Q100汽车应用认证
- 降低系统级功耗
