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

AD5941 由兩個高精度激勵環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。這種低功耗激勵環路能夠產生從直流至 200 Hz 的信號。

第二個激勵環路包括一個 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部通道。內部通道用于內部電源電壓、裸片溫度和基準電壓的診斷測量。

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矩陣用于將傳感器連接到內部模擬激勵和測量模塊。它提供用于連接外部 TIA 增益電阻和校準電阻的接口。它還可用于將多個電子測量套件多路復用到同一可穿戴電極。

提供精密的 1.8 V 和 2.5 V 片內基準電壓源。內部 ADC 和 DAC 電路使用該片內基準電壓源，來確保這些外設的低漂移性能。

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 被分區為深入數據 FIFO 和命令 FIFO。測量命令存儲在命令 FIFO 中，測量結果存儲在數據 FIFO 中。提供許多 FIFO 相關中斷，用于指示 FIFO 已滿等狀態。

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

AD8803

LTC1452

LTC1453

AD8300

AD8522

AD7228A

AD8582

LTC1451

LTC1257

DAC8512

DAC8562

DAC8426

DAC8228

AD557

AD7228

AD7224

AD558

AD5941