AD594x用于生化测量

AD594x的另一个应用是生化分析。该技术将电流／恒电位仪类型的测量应用于传感器上，此传感器可作为一个典型电化学电池的模型。传感器通常是带有试剂的测试条，在传感器上放置待测材料的样本。任何可被氧化或被还原的分析物都可能拿来做电流测量。在医疗应用中，可以对各种人体液体样品（如血液、尿液或唾液）进行分析。该系统需要一个（可编程）电流源和恒电位仪放大器。电流测量最简单的方式是通过在传感器上施加一个阶跃响应电压来引起化学反应。使用跨阻放大器，测量得到的电流可以代表反应的强度。除了前述的2线技术，AD594x还能支持3线和4线电流测量技术。

测量技术都是都是一样的，测试条决定了可测量的样本。血糖测量是最常用的一种，它通常用于糖尿病患者的生化测量。在3线配置中，电化学电池由发生反应的工作电极（WE）、保持恒定电位的参比电极（RE）和提供反应电流的对电极（CE）组成。图4显示了该配置的功能框图。

图4．3线生化分析仪的功能框图。

恒电位仪在WE和RE之间提供所需的电池电位VCELL，并测量WE和CE之间的反应电流。血糖检测有一种趋势是从按需检测转向使用连续血糖监测（CGM）。测量仪持续测量血糖浓度并将数据发送到胰岛素泵。然后泵将所需剂量的胰岛素注射到体内。这种人工胰腺技术改善了糖尿病患者的生活。不再需要专人整日观察血糖水平，该系统可以完全独立运行，无需任何人为干预。AD594x非常适合此应用，因为它具有非常高的精度和超低功耗，并且可以执行所有必需的安全检查。图4中的系统具有三个主要功能：生化AFE、微控制器和专用电源管理芯片。

除糖尿病外，该技术还可用来测试许多其他疾病以及药物和激素。在工业应用中，该技术主要用于气体检测和流体分析。

AD594x的特性和主要规格

AD594x是一款高精度模拟前端（AFE），专为基于电化学的测量技术而设计，如电流、伏安和阻抗测量。该前端具有超低功耗模式，支持便携式和电池供电系统。与此同时，该芯片还能够支持高性能和基于诊断的应用，这些应用主要用于临床和实验室环境中。

AD594x围绕三个主要模块而设计：输入接收信号链、波形发生器和发送通道，以及用于测量复阻抗的带有离散傅里叶变换（DFT）引擎的时序控制器。根据不同应用，激励回路及其接收通道可以进行不同配置。对于要求传感器激励信号频率从直流变化到200 Hz的应用，可以使用低功耗DAC和低噪声恒电位仪放大器。对于需要更高激励频率（高达200 kHz）的应用，可使用集成的高速DAC。DAC可以生成正弦曲线和梯形激励波形。所有模式（低功耗或高速）均已集成了专用跨阻放大器。每种模式均具有一个可编程跨阻放大器，支持连接到AFE的各种传感器。TIA的输出可多路复用到输入接收通道的第二级。此时，还可以测量辅助通道，例如外部电压和电流或内部诊断信号（如电源电压、芯片温度或基准电压源）。该多路复用器可用作通道选择器，其输出通过缓冲器、可编程增益放大器和抗混叠滤波器连接到一个16位、800 kSPS逐次逼近寄存器（SAR） ADC。

结论

可穿戴电子产品、基于云的即时监测以及RE、物联网是我们几乎每天都会见到的术语。检测是这些系统非常重要的功能之一，阻抗测量则是更为重要的检测类型之一。AD594x的开发旨在满足当前的需求目标。它是一款高性能且灵活的模拟前端，专为阻抗分析、生物化学和电化学应用而设计。高精度、超低功耗和小尺寸的组合开辟了各种新市场和应用，而这些应用和市场在过去则难以实现。特别是对于便携式和电池供电的系统而言，该微型器件系列带来了巨大的优势。AD594x系列可与单导联ECG前端AD8233无缝配合使用。两个芯片都可以在主／从配置下工作，该配置可以共用连接到人体的电极来进行阻抗和ECG测量。至于处理器，建议将超低功耗ADuCM3029 Cortex？－M3与ADP5350电源管理和锂离子充电器器件配合使用。

现已经开发了针对不同用例的评估板，可用于缩短设计周期和产品上市时间。