跟着电化学传感器技能的开展，万物互联年代的到来，商场关于相关检测产品小型化、数字智能化的需求也益发明显。作为单芯片解决计划，信号链集成内置确诊功用将使传感器被更广泛地运用，一起进步准确性，延伸传感器寿数，下降保护本钱。
技能型分销商Excelpoint世健公司的工程师Ethan Li引荐了ADI一款集成化学传感器接口的精细模仿微控制器ADuCM355。他具体论述了ADuCM355气体检测计划与传统计划比较的优势，以及规划中的留意点和相关开发资源。
ADuCM355 SOC片上体系的架构与特性
图1 ADUCM355片内架构图
图2 ADuCM355 AFE DIE≈AD5940/1
如图1所示ADuCM355的结构架构图，实践是=两个DIE封装的技能架构，DIE1≈模仿前端AD5940/1，DIE2=MCU=ADUCM3029。
如图2，ADucM355 AFE的功用框图架构与AD594X相同。但ADuCM355模仿资源较AD594X会多一些。
√ ADuCM355 AFE模仿前端
● LOW BANDWIDTH LOOP 低带宽回路
◎ 两个双通道输出电压DAC
◎ 两个低功耗、低噪声放大器（AD594X=1个）
◎ 两个低功耗、低噪声TIA（AD594X=1个）
◎ 可编程负载和增益电阻
● HIGH BANDWIDTH LOOP 高带宽回路
◎ 1个高速12位电压DAC
◎ 1个用于阻抗丈量的高速TIA
◎ 输出上的可编程增益放大器
◎ 阻抗丈量规模：<1 Ω至10 MΩ， 0.016 Hz至200,000 Hz
● 模仿输入/输出
◎ 16 位、400 kSPS ADC 电压
◎ 内部和外部电流和电压通道
◎ 超低走漏开关矩阵和输入多路复用器
◎ 输入缓冲器，PGA
● 2.5 V 和 1.82 V 片内精细基准电压源
● 模仿硬件加速器
◎ 数字波形发生器
◎ DFT 和数字滤波器
● 内部温度传感器，±2°C精度
√ 微处理器
● 26 MHz Arm Cortex-M3处理器
● 串行线端口支撑代码下载和调试
● 128 kB闪存/64 kB SRAM
● UART、I2C和SPI串行输入/输出
● 最多17个GPIO引脚
● 通用、唤醒和看门狗定时器
ADuCM355气体检测SOC计划优势
1. 高集成度-下降信号链规划复杂性
图3 典型传统的电化学气体检测信号链
图4 ADuCM355电化学气体检测信号链
经过对ADuCM355内部架构的了解。以及图3&4、传统电化学气体检测计划与ADuCM355计划的比照，ADuCM355计划优势：高度集成化、数字化。Ethan介绍，世健公司前期与山东某闻名便携式环保企业工程师推行沟通，高集成度是他们导入ADuCM355计划评价的最重要因素。
2. 超低功耗
如常见的三电极电化学传感器，依据电化学传感器作业原理，12位VDAC输出经过图5所示的恒电势器电路设置参阅电极引脚上的电压。CE引脚和RE引脚上的电压称为VBIAS。6位输出设置LPTIA_P节点上的偏置电压；此输出设置感应电极引脚SE上的电压。该电压称为VZERO。传感器上的VBIAS偏置电压实践上是12位输出和6位输出之间的差值。低功耗形式下，在衔接低带宽回路传感器非丈量状况BIAS形式下，这个体系电路能够做到8uA的超低功耗。传感器作业丈量时4.9mA。
图5 低带宽回路坚持EC参阅极的偏置电压
3. 高丈量精度
电化学传感器衔接ADuCM355低带宽回路，输出十分小的电流经低功耗（LPTIA TIA支撑200Ω至512kΩ的可编程增益电阻）转换为可由ADC丈量的电压信号。16BIT高分辨率 SAR ADC，内部高精度20ppm 1.82Vref作为ADC基准源，加以可编程的数字滤波器，可做到如图6高达15BIT有用位数的收集精度。
图6 ADC ENOB，依据RMS噪声
4. 可确诊可猜测型-电化学阻抗谱分析
跟着电化学使用的开展，履行确诊丈量具有重要价值。电化学阻抗谱分析如图7 ADuCM355高带宽回路HPDAC输出频率可高达200Khz沟通信号鼓励传感器，合作复数阻抗丈量(DFT)引擎，可协助客户有用的确诊传感器的健康状况。
关于某些类型的传感器，在阻抗丈量期间有必要坚持传感器上的直流偏置。沟通信号的电平经过低功耗DAC 的VBIAS电压输出设置，SE上的电压由VZERO电压保持。还有必要经过设置AFECON位21来使能高速DAC直流缓冲器。
图7 High Bandwidth Loop 高带宽回路份额法丈量EC阻抗
ADuCM355规划开发环境
图8 硬件衔接、可支撑电化学传感器
IAR 软件开发调试环境，ADI可提供ADuCM355全套参阅代码。如图10所示 355_ECSns_2E code，可直接烧录评价，合作硬件参阅手册，依据实践需求，个性化开发。
图10 ADI ADuCM355参阅代码资源
Ethan还表明，ADI可提供丰厚的参阅规划代码，缩短开发周期。ADuCM355计划在新一代电化学气体检测使用的产品中具有强壮的优势、潜力，在世健公司的支撑下，山东区域几家环保企业已连续导入评价ADuCM355、AD5941气体检测计划，已有成功使用事例，等候产品量产上市
