Mikrokontroler ARM Cortex-M3 do współpracy z czujnikami elektrochemicznymi i biologicznymi
ADuCM355 to system pomiarowy zrealizowany na pojedyczym chipie, zaprojektowany do współpracy z czujnikami elektrochemicznymi i biologicznymi. Jego struktura obejmuje mikrokontroler oparty na rdzeniu ARM Cortex-M3 oraz rozbudowany zestaw obwodów analogowych do pomiaru prądu, napięcia i impedancji. Sekcja analogowa układu obejmuje 16-bitowy wielokanałowy przetwornik A/C SAR o szybkości próbkowania 400 kSps z buforami wejściowymi, filtrem antyaliasingowym i wzmacniaczem programowalnym.
W sekcji wejść prądowych zintegrowano 3 wzmacniacze transimpedancyjne (TIA) o programowalnym wzmocnieniu, wyposażone w rezystory dopasowujące do współpracy z różnymi typami sensorów. Sekcja AFE (analog front end) obejmuje ponadto dwa dodatkowe wzmacniacze z funkcją potencjostatu, dostarczające stałe napięcie polaryzacji do zewnętrznego czujnika elektrochemicznego.
Ich nieodwracające wejścia są kontrolowane przez wbudowany podwójny przetwornik C/A. Do wyjść analogowych przydzielono inny szybki przetwornik C/A ze wzmacniaczem, wytwarzający sygnał AC. Przetwornik A/C układu pracuje z maksymalną szybkością próbkowania 400 kSps i oferuje zakres napięć wejściowych równy ±0,9 V.
Wejściowy multiplekser znajdujący się przed przetwornikiem umożliwia wybór kanału wejściowego. Dostępne są tu 3 zewnętrzne wejścia prądowe, zestaw zewnętrznych wejść napięciowych oraz kanały wewnętrzne do pomiarów diagnostycznych (temperatury chipa, wewnętrznych napięć zasilania i napięcia referencyjnego). Dwa z trzech przetworników C/A są przetwornikami 2-wyjściowymi o 12-bitowej rozdzielczości.
Po jednym z ich wyjść kontroluje wejście nieodwracające wzmacniacza potencjostatu, a drugie jest podłączone do wejścia nieodwracającego wzmacniacza TIA. Trzeci przetwornik C/A wraz ze współpracującym z nim wzmacniaczem TIA służy do pomiaru impedancji. Pracuje w zakresie częstotliwości do 200 kHz.
Układ zawiera precyzyjne źródło napięcia odniesienia 1,82/2,5 V do współpracy z przetwornikami A/C i C/A, pozwalające zapewnić mały dryft temperaturowy wszystkich bloków peryferyjnych. ADuCM355 jest oparty na rdzeniu ARM Cortex-M3 taktowanym zegarem 26 MHz i zapewniającym moc obliczeniową 32,5 DMIPS.
Zawiera 128 KB pamięci nieulotnej Flash i 64 KB pamięci SRAM oraz oscylatory: główny 26 MHz do taktowania CPU i pomocniczy 32 kHz do taktowania timerów. Ponadto, podsystem analogowy zawiera własny oscylator 16 MHz wykorzystywany do taktowania przetworników A/C i C/A. Wielokanałowy kontroler DMA obsługuje porty 2 x SPI, UART, I2C i GPIO.
ADuCM355 pracuje z napięciem zasilania od 2,8 do 3,6 V. Został przystosowany do pracy w zakresie temperatur otoczenia od -40 do +85°C. Jest zamykany w obudowie LGA-72 (6 x 5 mm).
