芯对话 | CBM12AD1X系列ASIC芯片：高集成微弱信号采集标杆，破解行业“不可能三角”

在工业传感、便携电子、精密检测等领域，μV~mV级微弱信号采集始终面临“高性能、低功耗、低设计复杂度”的矛盾。具体而言，传统分立器件方案需搭配PGA放大、滤波、ADC等多模块，这不仅导致信号链路冗长、噪声引入多，还推高了研发难度与BOM成本；而通用ADC芯片则难以同时满足高输入阻抗、低功耗与小体积的核心需求。

芯佰微 CBM12AD1X系列(含CBM12AD11单通道、CBM12AD12双通道)高集成度微弱信号采集ASIC芯片，依托独创CBM ADC™电荷平衡调制技术，以单芯片整合复杂模拟前端，无需额外PGA模块即可构建“传感器－数字域”的最短纯净信号链路，ASIC技术精准破解了传统方案在性能、功耗和成本之间的“不可能三角”难题。其核心突破在于通过电荷平衡调制原理，直接将μV级模拟信号转换为数字信号，跳过传统方案的“放大－滤波－转换”冗长链路，从源头解决噪声、功耗与体积的核心矛盾，为热电堆探测、低侧电流检测等场景提供“高性能+低功耗+高性价比”的一体化解决方案，助力客户缩短研发周期、快速实现产品上市。

全面呈现技术硬实力

1.独创信号转换技术，实现极致采集精度

• 核心架构方面，采用CBM ADC™微小信号直接转换技术，无需PGA与复杂多级放大链路，进而构建最短信号链路；单芯片集成两个主ADC(ADC0、ADC1)、两个FIFO区域(ADC0 FIFO、ADC1 FIFO)及一个测温ADC，系统计时时钟支持32kHz或256kHz的8分频。

• 关键参数：输出LSB仅2.5μV，信噪比(SNR)达84dB，二次谐波压制60dB、三次谐波压制70dB；ADC有效位数(ENOB)14位，满量程输入电压±82mV(差分)；共模抑制比(CMRR)0V输入时达110dB，40mV输入时达91dB；电源抑制比(PSRR)0V输入时达120dB，38mV输入时达81dB。

• 核心功能方面，支持ADC失调校正(通过OFFSET_ADCx[15:0]寄存器)与数字增益调整(GAIN_ADCx[7:0]寄存器，调整范围1 - 128/1024至1 + 127/1024)，并且芯片出厂已完成失调校正。

2. 高集成度单芯片设计，简化系统架构

• 集成模块：单芯片整合模拟前端(含Sigma-Delta调制器SDM、CIC数字滤波器)、ADC核心、FIFO缓存、通讯接口与中断控制器，替代传统方案15～20个分立元件。

• 接口配置：提供I2C通信接口(最高1000Kbps，支持ADDR从机地址选择)和DOCI单线传输接口；SDA可复用为中断输出，支持转换完成中断和条件中断，可降低主控工作占空比；配备GPIO0、GPIO1用户操作界面输入输出引脚。

• 通道控制：CBM12AD11(单通道)默认仅开启ADC0，ADC1可通过寄存器ADC1_DIS关闭；CBM12AD12(双通道)默认ADC0、ADC1均开启，支持通过寄存器ADC0_DIS、ADC1_DIS独立控制其开关状态。

3. 灵活采样与滤波，适配多元场景

• 采样率配置：支持125Hz~1kHz高性能模式和最大8kHz高速模式，通过CLK_DIV[1:0](SDM时钟分频比)与SP_RATE[1:0](降采样率)组合配置，可实现125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz等多档数据速率。

• 滤波能力：内置CIC抽取滤波器，搭配可编程低通滤波器(截止频率1Hz~4kHz)与可编程高通滤波器(截止频率0.1Hz～100Hz)，无需外围滤波电路；通道隔离度达120dB，有效避免多通道串扰。

4. 兼顾高阻抗与低功耗特性，适配多种供电方案

• 阻抗特性：输入阻抗的可调范围为10GΩ~1.28TΩ，等效差分输入电容小于1.5pF，可有效减少高阻传感器的信号衰减及高频损耗。

• 功耗表现：待机模式电流低至2μA；1ksps采样率下，单通道连续工作电流40μA，双通道60μA；500sps采样率下，单通道30μA，双通道40μA；1ksps窗口采样模式电流仅9μA；工作电压覆盖2.2V～3.6V宽范围，兼容锂电池、线性电源等供电方式。

5. 封装与环境适配，满足量产需求

• 封装选项：采用尺寸为2mm×2mm的DFN-8封装(引脚间距0.5mm)，兼容常规SMT贴片工艺；可提供裸片(尺寸为945μm×1390μm，PAD尺寸为60×60μm)。

• 环境耐受性：工作温度范围-40~85℃，存储温度-45~125℃，符合工业级标准；静电放电(HBM)：ADC输入引脚1000V，其他IO引脚4000V；静电放电(CDM)：所有引脚均为500V；符合RoHS标准，湿敏等级MSL3。

• 引脚防护：ADC输入电压范围-0.6～0.6V(共模到VSS)，电源电压范围-0.3～3.6V(VDD至VSS)，数字输入电压范围0~VDD(GPIO0/GPIO1)。

6. 数字接口与时序方面，能够保障稳定通讯

•  I2C特性：总线负载支持30pF，外部上拉电阻≥800Ω，兼容主流MCU(STM32、PIC等)。

• DOCI接口参数：施密特触发低到高电压2.0V、高到低1.3V(VDD=3.3V)；下拉电流41.1μA，上拉电流40.7μA，输入电容5pF；数据时钟低/高时间均≥3μs，数据位稳定时间≥1μs，串行接口中断时间128~1024ADC采样时钟。

• 数字IO性能：GPIO0/GPIO1内置上拉电阻(39～109KΩ)，施密特触发阈值2.0V(低到高)、1.3V(高到低)；数字输出低电平≤0.4V，高电平≥2.4V(VDD=3.3V)，低电平输出电流最大28.1mA，高电平输出电流最大18.6mA。

应用场景

热电堆探测器：适配热电堆传感器的微弱信号输出，采用单芯片设计简化产品小型化布局，低功耗特性支持便携设备长续航。

低侧电流检测：低功耗与宽输入范围特性适配微电流监控场景，I2C接口可快速对接主控，简化电路设计。

便携精密仪器：超小封装与高集成度特性满足空间需求，高精度指标确保测量数据准确性。