在工業傳感、便攜電子、精密檢測等領域,μV~mV級微弱信號采集始終面臨“高性能、低功耗、低設計復雜度”的矛盾。具體而言,傳統分立器件方案需搭配PGA放大、濾波、ADC等多模塊,這不僅導致信號鏈路冗長、噪聲引入多,還推高了研發難度與BOM成本;而通用ADC芯片則難以同時滿足高輸入阻抗、低功耗與小體積的核心需求。
芯佰微CBM12AD1X系列(含CBM12AD11單通道、CBM12AD12雙通道)高集成度微弱信號采集ASIC芯片,依托獨創CBMADC?電荷平衡調制技術,以單芯片整合復雜模擬前端,無需額外PGA模塊即可構建“傳感器-數字域”的最短純凈信號鏈路,ASIC技術精準破解了傳統方案在性能、功耗和成本之間的“不可能三角”難題。其核心突破在于通過電荷平衡調制原理,直接將μV級模擬信號轉換為數字信號,跳過傳統方案的“放大-濾波-轉換”冗長鏈路,從源頭解決噪聲、功耗與體積的核心矛盾,為熱電堆探測、低側電流檢測等場景提供“高性能+低功耗+高性價比”的一體化解決方案,助力客戶縮短研發周期、快速實現產品上市。

全面呈現技術硬實力
獨創信號轉換技術,實現極致采集精度
- 核心架構方面,采用CBM ADC?微小信號直接轉換技術,無需PGA與復雜多級放大鏈路,進而構建最短信號鏈路;單芯片集成兩個主ADC(ADC0、ADC1)、兩個FIFO區域(ADC0FIFO、ADC1FIFO)及一個測溫ADC,系統計時時鐘支持32kHz或256kHz的8分頻。
- 關鍵參數:輸出LSB僅2.5μV,信噪比(SNR)達84dB,二次諧波壓制60dB、三次諧波壓制70dB;ADC有效位數(ENOB)14位,滿量程輸入電壓±82mV(差分);共模抑制比(CMRR)0V輸入時達110dB,40mV輸入時達91dB;電源抑制比(PSRR)0V輸入時達120dB,38mV輸入時達81dB。
- 核心功能方面,支持ADC失調校正(通過OFFSET_ADCx[15:0]寄存器)與數字增益調整(GAIN_ADCx[7:0]寄存器,調整范圍1 - 128/1024至1 + 127/1024),并且芯片出廠已完成失調校正。
高集成度單芯片設計,簡化系統架構
- 集成模塊:單芯片整合模擬前端(含Sigma-Delta調制器SDM、CIC數字濾波器)、ADC核心、FIFO緩存、通訊接口與中斷控制器,替代傳統方案15~20個分立元件。
- 接口配置:提供I2C通信接口(最高1000Kbps,支持ADDR從機地址選擇)和DOCI單線傳輸接口;SDA可復用為中斷輸出,支持轉換完成中斷和條件中斷,可降低主控工作占空比;配備GPIO0、GPIO1用戶操作界面輸入輸出引腳。
- 通道控制:CBM12AD11(單通道)默認僅開啟ADC0,ADC1可通過寄存器ADC1_DIS關閉;CBM12AD12(雙通道)默認ADC0、ADC1均開啟,支持通過寄存器ADC0_DIS、ADC1_DIS獨立控制其開關狀態。
靈活采樣與濾波,適配多元場景
- 采樣率配置:支持125Hz~1kHz高性能模式和最大8kHz高速模式,通過CLK_DIV[1:0](SDM時鐘分頻比)與SP_RATE[1:0](降采樣率)組合配置,可實現125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz等多檔數據速率。
- 濾波能力:內置CIC抽取濾波器,搭配可編程低通濾波器(截止頻率1Hz~4kHz)與可編程高通濾波器(截止頻率0.1Hz~100Hz),無需外圍濾波電路;通道隔離度達120dB,有效避免多通道串擾。
兼顧高阻抗與低功耗特性,適配多種供電方案
- 阻抗特性:輸入阻抗的可調范圍為10GΩ~1.28TΩ,等效差分輸入電容小于1.5pF,可有效減少高阻傳感器的信號衰減及高頻損耗。
- 功耗表現:待機模式電流低至2μA;1ksps采樣率下,單通道連續工作電流40μA,雙通道60μA;500sps采樣率下,單通道30μA,雙通道40μA;1ksps窗口采樣模式電流僅9μA;工作電壓覆蓋2.2V~3.6V寬范圍,兼容鋰電池、線性電源等供電方式。
封裝與環境適配,滿足量產需求
- 封裝選項:采用尺寸為2mm×2mm的DFN-8封裝(引腳間距0.5mm),兼容常規SMT貼片工藝;可提供裸片(尺寸為945μm×1390μm,PAD尺寸為60×60μm)。
- 環境耐受性:工作溫度范圍-40~85℃,存儲溫度-45~125℃,符合工業級標準;靜電放電(HBM):ADC輸入引腳1000V,其他IO引腳4000V;靜電放電(CDM):所有引腳均為500V;符合RoHS標準,濕敏等級MSL3。
- 引腳防護:ADC輸入電壓范圍-0.6~0.6V(共模到VSS),電源電壓范圍-0.3~3.6V(VDD至VSS),數字輸入電壓范圍0~VDD(GPIO0/GPIO1)。
數字接口與時序方面,能夠保障穩定通訊
- I2C特性:總線負載支持30pF,外部上拉電阻≥800Ω,兼容主流MCU(STM32、PIC等)。
- DOCI接口參數:施密特觸發低到高電壓2.0V、高到低1.3V(VDD=3.3V);下拉電流41.1μA,上拉電流40.7μA,輸入電容5pF;數據時鐘低/高時間均≥3μs,數據位穩定時間≥1μs,串行接口中斷時間128~1024ADC采樣時鐘。
- 數字IO性能:GPIO0/GPIO1內置上拉電阻(39~109KΩ),施密特觸發閾值2.0V(低到高)、1.3V(高到低);數字輸出低電平≤0.4V,高電平≥2.4V(VDD=3.3V),低電平輸出電流最大28.1mA,高電平輸出電流最大18.6mA。
應用場景
熱電堆探測器:適配熱電堆傳感器的微弱信號輸出,采用單芯片設計簡化產品小型化布局,低功耗特性支持便攜設備長續航。
低側電流檢測:低功耗與寬輸入范圍特性適配微電流監控場景,I2C接口可快速對接主控,簡化電路設計。
便攜精密儀器:超小封裝與高集成度特性滿足空間需求,高精度指標確保測量數據準確性。
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