工业现场环路供电仪器仪表的四大关键设计环节

二、更高集成度的精密模拟微控制器

除了分立的模拟前端片上系统，ADI公司还提供集成度更高的解决方案，把前端(像前面提到的多路复用器（MUX）、仪表放大器、ADC)再加上微控制器（也称单片机），包括像时钟看门狗、系统的诊断等功能全部集成在一起，即ADuCM360——它的内核是ARM Cortex-M3。

图3是ADuCM360系统框图。ADuCM360是完全集成的3.9kSPS、24位数据采集系统，在单芯片上集成双核高性能多通道Σ-Δ型模数转换器(ADC)、32位ARM Cortex-M3微处理器和Flash/EE存储器。在有线和电池供电仪器仪表应用中，ADuCM360可设计为与外部精密传感器直接连接。

图3：精密模拟微控制器ADuCM360的系统框图。

ADuCM360的模拟子系统由双通道ADC组成，每个ADC均连接到一个灵活的输入多路复用器。两个ADC都可在全差分和单端模式下工作。其他的片内ADC功能包括：双通道可编程激励电流源、诊断电流源和偏置电压产生器AVDD_REG/2（900mV），可设置输入通道的共模电压。低端内部接地开关可在两次转换之间关断外部电路（例如电桥电路）。

ADC包含两个并联的滤波器：一个sinc3或sinc4滤波器与sinc2滤波器并联。Sinc3或Sinc4滤波器用于精密测量。sinc2滤波器用于快速测量和输入信号的步进变化检测。

该器件集成一个1.2V低噪声、低漂移内部带隙基准电压源，但在采用比例式测量配置时可配置成接受一或两个外部基准电压源。片内集成了可缓存外部基准电压输入的选项。片内还集成一个单通道缓冲电压输出DAC。

ADuCM360集成了一系列片内外设，可以根据应用需要通过微控制器软件控制进行配置。这些外设包括：UART、I2C和双通道SPI串行I/O通信控制器、19引脚GPIO端口；两个通用定时器；唤醒定时器及系统看门狗定时器。同时提供了一个带6个输出通道的16位PWM控制器。

低功耗自然也是ADuCM360的可圈可点之处，特别适合电池供电应用。微控制器内核可配置为普通工作模式，功耗290μA/MHz（包括flash/SRAM IDD）。在两个ADC均打开（输入缓冲器关闭）、PGA增益为4、一个SPI端口打开和所有定时器均打开时，系统总电流消耗可以达到1mA。另外，该器件通过直接编程控制可配置为许多低功耗工作模式，包括休眠模式（内部唤醒定时器有效），此时能耗仅为4μA。在休眠模式下，诸如外部中断或内部唤醒定时器等外设可以唤醒该器件。该模式可让器件在功耗极低的情况下运行，同时仍然响应外部异步或周期事件。

ADI还推出了基于ADuCM360配合ADP1720 LDO的环路供电变送器应用参考设计CN0300以及评估板(详情见：www.Analog.com/cn0300)，这是一个提供4mA至20mA输出的完整闭环精密模拟微控制器热电偶测量系统，该电路稍作修改也可实现热电阻的测量。

图4：ADI公司4mA-20mA输出的完整闭环精密模拟微控制器热电偶测量系统参考板。