工業現場環路供電儀器儀表的四大關鍵設計環節

二、更高集成度的精密模擬微控制器

除了分立的模擬前端片上系統，ADI公司還提供集成度更高的解決方案，把前端(像前面提到的多路復用器（MUX）、儀表放大器、ADC)再加上微控制器（也稱單片機），包括像時鐘看門狗、系統的診斷等功能全部集成在一起，即ADuCM360——它的內核是ARM Cortex-M3。

圖3是ADuCM360系統框圖。ADuCM360是完全集成的3.9kSPS、24位數據采集系統，在單芯片上集成雙核高性能多通道Σ-Δ型模數轉換器(ADC)、32位ARM Cortex-M3微處理器和Flash/EE存儲器。在有線和電池供電儀器儀表應用中，ADuCM360可設計為與外部精密傳感器直接連接。

圖3：精密模擬微控制器ADuCM360的系統框圖。

ADuCM360的模擬子系統由雙通道ADC組成，每個ADC均連接到一個靈活的輸入多路復用器。兩個ADC都可在全差分和單端模式下工作。其他的片內ADC功能包括：雙通道可編程激勵電流源、診斷電流源和偏置電壓產生器AVDD_REG/2（900mV），可設置輸入通道的共模電壓。低端內部接地開關可在兩次轉換之間關斷外部電路（例如電橋電路）。

ADC包含兩個并聯的濾波器：一個sinc3或sinc4濾波器與sinc2濾波器并聯。Sinc3或Sinc4濾波器用于精密測量。sinc2濾波器用于快速測量和輸入信號的步進變化檢測。

該器件集成一個1.2V低噪聲、低漂移內部帶隙基準電壓源，但在采用比例式測量配置時可配置成接受一或兩個外部基準電壓源。片內集成了可緩存外部基準電壓輸入的選項。片內還集成一個單通道緩沖電壓輸出DAC。

ADuCM360集成了一系列片內外設，可以根據應用需要通過微控制器軟件控制進行配置。這些外設包括：UART、I2C和雙通道SPI串行I/O通信控制器、19引腳GPIO端口；兩個通用定時器；喚醒定時器及系統看門狗定時器。同時提供了一個帶6個輸出通道的16位PWM控制器。

低功耗自然也是ADuCM360的可圈可點之處，特別適合電池供電應用。微控制器內核可配置為普通工作模式，功耗290μA/MHz（包括flash/SRAM IDD）。在兩個ADC均打開（輸入緩沖器關閉）、PGA增益為4、一個SPI端口打開和所有定時器均打開時，系統總電流消耗可以達到1mA。另外，該器件通過直接編程控制可配置為許多低功耗工作模式，包括休眠模式（內部喚醒定時器有效），此時能耗僅為4μA。在休眠模式下，諸如外部中斷或內部喚醒定時器等外設可以喚醒該器件。該模式可讓器件在功耗極低的情況下運行，同時仍然響應外部異步或周期事件。

ADI還推出了基于ADuCM360配合ADP1720 LDO的環路供電變送器應用參考設計CN0300以及評估板(詳情見：www.Analog.com/cn0300)，這是一個提供4mA至20mA輸出的完整閉環精密模擬微控制器熱電偶測量系統，該電路稍作修改也可實現熱電阻的測量。

圖4：ADI公司4mA-20mA輸出的完整閉環精密模擬微控制器熱電偶測量系統參考板。