ADI:Neuer Impedanz- und Potentiostat-AFE für biologische und chemische Sensorik

Analog Devices kündigte ein neues Frontend zur elektrochemischen und Impedanzmessung an, das die nächste Generation von Geräten zur Überwachung von Vitalfunktionen und intelligenten elektrochemischen Sensoren ermöglicht. Das analoge Front-End AD5940 enthält sowohl Potentiostat- als auch elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)-Funktionalität auf einem einzigen Chip, was Sensormessungen sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich ermöglicht. Das Gerät verfügt über integrierte Hardwarebeschleuniger für fortschrittliche Sensordiagnose, erstklassiges geringes Rauschen für genaue Sensormessungen und ist für tragbare „Always-on“-Anwendungen konzipiert. Im Vergleich zu herkömmlichen diskreten Lösungen, die Einschränkungen mit sich bringen und mehrere ICs erfordern, um eine ähnliche Leistung zu erzielen, bietet die Einzelchip-Lösung von ADI Vorteile in Bezug auf die Systemgenauigkeit und Größenflexibilität für die Messung elektrochemischer 2-Leiter-, 3-Leiter- und 4-Leiter-Sensoren. Es ist eine ideale Lösung für Anwendungen, bei denen hochpräzise biologische und chemische Sensoren geschäftskritisch sind, wie z. B. industrielle Gassensorik, Flüssigkeitsanalyse, Materialsensorik, Vitalparameterüberwachung, Impedanzspektroskopie und Krankheitsmanagement.

Der AD5940 ist der niedrigste Stromverbrauch, die höchste Impedanz und das elektrochemische Frontend mit intelligenter autonomer Steuerung. Das analoge Front-End kombiniert führende Integrations- und Leistungsstufen für Potentiostat- und impedanzbasierte elektrochemische Sensorverwaltungen. Der Potentiostat auf dem Chip ermöglicht eine Vielzahl von standardmäßigen elektrochemischen Messtechniken, wie z. B. amperometrische, voltametrische oder Impedanzmessungen.

Der AD5940 ist für den Einsatz in Bioimpedanzsystemen im Gesundheitswesen sowohl für Haut- als auch für Körperimpedanzmessungen konzipiert und kann auch mit dem AD8233 AFE in einem kompletten bioelektrischen/Biopotential-Messsystem verwendet werden.

Der analoge Front-End-Chip kann Spannung, Strom und Impedanz messen. Das Gerät besteht aus zwei Potentiostatschleifen, einer Schleife mit niedriger Bandbreite, die Wechselstromsignale bis 200 Hz erzeugen kann, und einer Schleife mit hoher Bandbreite, die Wechselstromsignale bis 200 kHz erzeugen kann. Der Potentiostat mit extrem niedrigem Stromverbrauch verbraucht im Vorspannungsmodus 6,5uA.

Der Messkanal AD5940 verfügt über einen 16-Bit, 800 kSPS, Mehrkanal-Analog-Digital-Wandler (SAR) mit sukzessivem Approximationsregister (SAR) mit Eingangspuffern, einem eingebauten Anti-Alias-Filter (AAF) und einem programmierbaren Verstärkungsverstärker. Der ADC verfügt über einen Eingangsspannungsbereich von ±1,35 V. Ein Eingangsmux vor dem ADC ermöglicht es dem Benutzer, einen Eingangskanal für die Messung auszuwählen. Diese Eingangskanäle umfassen mehrere externe Strom- und Spannungseingänge sowie interne Spannungskanäle. Die internen Kanäle ermöglichen On-Chip-Diagnosemessungen der internen Versorgungsspannungen, der Chiptemperatur und der Referenzspannungen.

Die AD5940-Messblöcke können über direkte Registerschreibvorgänge über die Serial Peripheral Interface (SPI)-Schnittstelle oder alternativ über einen vorprogrammierbaren Sequenzer gesteuert werden, der eine autonome Steuerung des AFE-Chips ermöglicht. 6 kB statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff sind für einen tiefen Daten-First-In-First-Out- (FIFO) und Befehlsspeicher partitioniert. Messbefehle werden im Befehlsspeicher gespeichert und Messergebnisse werden im Daten-FIFO gespeichert. Eine Anzahl von FIFO-bezogenen Interrupts ist verfügbar, um den Zustand des FIFO anzuzeigen.