SD8016B

SD8016B 4 差分通道高精度 ADC 8Bits DAC，4*40 液晶的 SoC 特点 描述 高精度 ADC，ENOB=18.7bits@8sps, 4 个差分通 道或 8 个单端通道  低噪声高输入阻抗前置放大器，1、4、8、16、32、 64、128、256 倍增益可选  8 位 RISC 超低功耗 MCU，49 条指令，6 级堆栈， 在 2MHz 工作时钟，MCU 部分在 3V 工作电压下 电流典型值为 400uA； 32kHz 时钟待机模式下工 作电流 1.5uA，休眠模式电流小于 1uA  16k Bytes OTP 程序存储器，512 Bytes SRAM 数 据存储器  低压烧录功能，可以替代外部 EEPROM  灵活的电池检测功能，检测范围 2.0V~3.3V  RTC 模块，可以计算年、月、星期、日、时、分、 秒，可以自动进行闰年计算  丰富的外围资源：UART，PWM，PDM，PFD， CAPTURE，TIMER，红外载波发生器  最大 40SEG×4COM、39SEG×5COM、38SEG× 6COM、36SEG×8COM 液晶驱动电路，超低功耗 和大驱动能力设计；内含程控升压模块，可以在 低压条件下维持高亮显示，支持灰度调节  8bits DAC  所有 I/O 带施密特触发输入及选择上拉电阻  掉电检测电路和上电复位电路  工作电压范围：2.4V ~ 3.6V  工作温度范围：-40℃~ 85℃  内部 8MHz 与 32kHz RC 振荡器 本芯片是带 24 位 ADC 的 SoC 产品，程序存储 器为 16k Bytes OTP，超低功耗设计，使用内部 RC 振荡器的 4 分频工作，3V 工作电压下，典型应用时 的工作电流只有 1.5mA。  外围资源丰富：RTC，UART，可选的多种稳压 电源输出，灵活设置的 PGIA 模块，升压模块，带 有 CAPTURE 功能的 TIMER，PWM 和 PFD 输出模 块，LCD 驱动等。 本产品带 16k Bytes OTP，可以低压自烧录，烧 录电压范围：2.4V~3.6V，OTP 可以替代 EEPROM 使用。 MCU 提供三种工作模式让用户可以在工作效 率和能量消耗方面得到最佳选择，三种模式是：正 常工作模式、待机模式、休眠模式。 应用领域 高精度电子秤，血糖仪，以及红外测温相关应 用 订购信息 提供裸片 PAD 排列图和 PAD 描述 64 47 46 1 SD8016B芯片 15 16 30 31 图 1. PAD 图 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 1 页 共 10 页 SD8016B 表 1. 管脚描述 序号 PAD 名称 属性 PAD 描述 1 VPP I OTP 烧录的高压引脚，外接 1uF 电容到 VSS 2 BL O 作为 LCD 背光输出电压 不使用背光时，芯片内部将其下拉到地 3 VLCD 模拟 4 VDD 电源 电源。外接 0.1uF 电容到 VSS LCD driver 的供电电源，可通过寄存器选择内部与 VDD 连接或与升压电路的 输出连接，在 VLCD 与 VDD 之间外接 1uF 电容 5 AVDDR 模拟 内部 LDO 输出，供内部模拟模块使用，也可以为外部传感器提供电源激励。 外接 0.1uF 滤波电容到 VSS 6 ACM 模拟 1.2V 基准输出。当 ACM 模块被关闭时此引脚为悬空状态。外接 0.1uF 电容到 VSS 7 VSS 地 8-9 AI0--AI1 模拟 输入 10-15 AI2/P60-AI7/P65/OPO 模拟 I/O 16 P06/KEY0/LBTIN0 模拟 I/O 17 P05/KEY1/LBTIN1 模拟 I/O 18 P04/KEY2/ PWM1/PDM1 19 P03/KEY3/SEG39 模拟 I/O 数字 I/O P03，也可以作为按键中断 3，或作为 SEG39 20 P02/KEY4/SEG38/ LBTIN2 模拟 I/O 数字 I/O P02，也可以作为按键中断 4，或作为 SEG38，或作为电压检测信号 LBTIN2 输入 21-22 P01/SEG37/XOUT-P00/SEG36/XIN 模拟 I/O 数字 I/O P01-00，也可以作为 SEG37-36 或晶振的外接引脚 XOUT、XIN。根据 内部寄存器的选择可以外接 32.768kHz 或 1-8MHz 的晶振。XIN 也可以作为外 部时钟输入口 23 P17/SEG35 I/O 数字 I/O P17，也可以作为 SEG35 24 P16/SEG34/ PWM0/PDM0 I/O 数字 I/O P16，也可以作为 SEG34，或作为 PWM0/PDM0 输出 25 P15/SEG33/BUZ I/O 数字 I/O P15，也可以作为 SEG33，或作为蜂鸣器 BUZ 输出 26 P14/SEG32/BUZB I/O 数字 I/O P14，也可以作为 SEG32，或作为蜂鸣器 BUZB 输出 27-30 P13/SEG31-P10/SEG28 I/O 数字 I/O P13-10，也可以作为 SEG31-28 31-32 P27/SEG27-P26/SEG26 I/O 数字 I/O P27-26，也可以作为 SEG27-26 33 P25/SEG25/T0CK I/O 数字 I/O P25，也可以作为 SEG25，或作为输入 TMR0 的时钟信号 34 P24/SEG24/PFD I/O 数字 I/O P24，也可以作为 SEG24，或作为可编程分频器 PFD 输出 35-36 P23/SEG23-P22/SEG22 I/O 数字 I/O P23-22，也可以作为 SEG23-22 37 P21/SEG21/INT1 I/O 数字 I/O P21，也可以作为 SEG21，或作为外部中断 INT1 38 I/O 数字 I/O P20，也可以作为 SEG20，或作为外部中断 INT0 39 P20/SEG20/INT0 P57/SEG19/TXD I/O 数字 I/O P57，也可以作为 SEG19，或作为 UART 的 TXD 40 P56/SEG18/RXD I/O 数字 I/O P56，也可以作为 SEG18，或作为 UART 的 RXD 41 P55/SEG17/CLKout I/O 数字 I/O P55，也可以作为 SEG17，或作为芯片内部时钟信号输出 CLKout 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn I/O 2017/05 地 AI0-1 为模拟信号输入端口。每个端口都有由寄存器控制的独立下拉电阻（默 认关闭） 。当不使用这些端口的时候，可以将其下拉为低电平。AI0-1 可以作为 一组差分输入对或两路单端输入 AI2-7 为模拟信号输入端口。AI2-3、AI4-5、AI6-7 可以作为三组差分输入对或 六路单端输入，也可作为数字 I/O P60-65。引脚 15 也可以作为放大器 OPA 的 输出 数字 I/O P06，也可以作为按键中断 0，或作为电压检测信号 LBTIN0 输入 数字 I/O P05，也可以作为按键中断 1，或作为电压检测信号 LBTIN1 输入 数字 I/O P04，也可以作为按键中断 2， 或作为 PWM1/PDM1 输出 第 2 页 共 10 页 SD8016B 42 P54/SEG16/CCP I/O 数字 I/O P54，也可以作为 SEG16，或作为比较捕捉 CCP 43-46 P53/SEG15-P50/SEG12 I/O 数字 I/O P53-50，也可以作为 SEG15-12 47-54 P47/SEG11-P40/SEG4 I/O 数字 I/O P47-40，也可以作为 SEG11-4 55-58 P37/COM7/SEG3-P34/COM4/SEG0 I/O 数字 I/O P37-34，也可以作为 COM7-4。在 4COM 模式下作为 SEG3-0 59-62 P33/COM3-P30/COM0 I/O 数字 I/O P33-30，也可以作为 COM3-0。进行串行烧录时，引脚顺序分别复用 为数据输出，2MHz 时钟输入，数据输入和数据通信时钟 63-64 NC NC 内部无连接，外部请不要连接任何电路 注： 所有数字端口 Pnn 皆有上拉选择（默认关闭），并有输入迟滞功能，转换点分别为 0.3VDD 与 0.7VDD。 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 3 页 共 10 页 SD8016B RC振荡 （32kHz） RC振荡 (8MHz) M U X RTC Sigma Delta ADC SRAM 512 Bytes 特殊寄存器 VSS OPA OPO - VLCD AI2-7 DAC M U X LCD Driver AI0-1 M U X DAO SEG39-4 + M U X VDD WDT OTP 16k Bytes 8Bits RISC MCU COM7/SEG3 -COM4/SEG0 BL AVDDR 电源管理系统 charge pump POR/LVD 晶体振荡器 时序产生电路 CLKout VPP XIN XOUT 功能框图 M U X 基准电压 ACM 电池检测 LBTIN2-0 按键中断 KEY4-0 COM3-0 PWM0 /PDM0 PWM/ PDM/ PFD IO控制 Capture UART BUZZER BUZ PWM1 /PDM1 RXD 外部中断 INT0/1 Timer/Counter T0/T1/T2 T0CK BUZB TXD P65-60 P57-50 P47-40 P37-30 P27-20 P17-10 P06-00 CCP PFD 图 2. 功能框图 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 4 页 共 10 页 SD8016B 典型应用图 U2 LCD显示屏 LCD D1 R1 C1 SEG9/P45 49 SEG10/P46 48 47 SEG11/P47 51 50 52 54 53 56 55 COM7/SGE3/P37 SEG4/P40 SEG5/P41 SEG6/P42 SEG7/P43 SEG8/P44 58 57 59 61 60 39 38 37 36 35 P11/SEG29 P10/SEG28 T0CK/SEG25/P25 33 SEG26/P26 32 SEG27/P27 32 30 28 P12/SEG30 PFD/SEG24/P24 34 29 P14/SEG32/BUZB P13/SEG31 27 16 15 26 14 25 13 压力传感器接口 P17/SEG35 P16/SEG34/PWM0/PDM0 P15/SEG33/BUZ 11 12 24 0.1uF 3 1M 9 10 TXD/SEG19/P57 INT0/SEG20/P20 INT1/SEG21/P21 SEG22/P22 SEG23/P23 SD8016B 22 2 4 C7 63 VSS AI0 AI1 AI2/P60 AI3/P61 AI4/P62 AI5/P63 AI6/P64 AI7/P65/OPO 23 1 R2 62 ACM 7 8 R3 46 CLKout/SEG17/P55 41 40 RXD/SEG18/P56 6 21 5 U1 SD8016B SEG12/P50 45 SEG13/P51 SEG14/P52 44 43 SEG15/P53 CCP/SEG16/P54 42 VLCD VDD AVDDR 20 4 18 3 VDD VPP BL 19 1 2 0.1uF 1uF 17 0.1uF 0.1uF C3 C4 C5 1uF P06/KEY0/LBTIN0 P05/KEY1/LBTIN1 P04/KEY2/PWM1/PDM1 P03/KEY3/SEG39 P02/KEY4/SEG38/LBTIN2 P01/SEG37/XOUT P00/SEG36/XIN C6 VDD NC NC COM0/P30 COM1/P31 COM2/P32 COM3/P33 COM4/SEG0/P34 COM5/SEG1/P35 COM6/SEG2/P36 LED背光灯 64 100 K1 K2 K3 K4 图 3.电子秤 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 5 页 共 10 页 SD8016B U2 LCD显示屏 LCD D1 R1 C1 14 15 C8 100k 0.1uF R6 10k(1%) K1 R7 K3 STRIP K4 R5 SEG9/P45 49 SEG10/P46 48 47 SEG11/P47 51 50 53 52 54 56 55 COM7/SGE3/P37 SEG4/P40 SEG5/P41 SEG6/P42 SEG7/P43 SEG8/P44 57 58 59 60 61 63 62 16 R4 42 41 40 39 38 37 36 35 T0CK/SEG25/P25 33 SEG26/P26 32 SEG27/P27 31 P11/SEG29 P10/SEG28 13 44 43 30 0.1uF Thermister 46 45 PFD/SEG24/P24 34 P12/SEG30 11 12 29 C7 28 R3 10 SEG12/P50 SEG13/P51 SEG14/P52 SEG15/P53 CCP/SEG16/P54 CLKout/SEG17/P55 RXD/SEG18/P56 SD8016B P14/SEG32/BUZB P13/SEG31 300k VSS AI0 AI1 AI2/P60 AI3/P61 AI4/P62 AI5/P63 AI6/P64 AI7/P65/OPO 27 8 9 U1 SD8016B TXD/SEG19/P57 INT0/SEG20/P20 INT1/SEG21/P21 SEG22/P22 SEG23/P23 26 R2 25 ACM 7 P17/SEG35 P16/SEG34/PWM0/PDM0 P15/SEG33/BUZ 6 AVDDR 24 5 ACM 23 AVDDR VLCD VDD AVDDR 4 22 3 VDD VPP BL 21 0.1uF 1uF 20 1 2 19 C3 18 0.1uF 0.1uF C4 P06/KEY0/LBTIN0 P05/KEY1/LBTIN1 P04/KEY2/PWM1/PDM1 P03/KEY3/SEG39 P02/KEY4/SEG38/LBTIN2 P01/SEG37/XOUT P00/SEG36/XIN C5 1uF 17 C6 VDD NC NC COM0/P30 COM1/P31 COM2/P32 COM3/P33 COM4/SEG0/P34 COM5/SEG1/P35 COM6/SEG2/P36 LED背光灯 64 100 K2 R8 10M 300k Y1 C9 ACM 15pF 32.768KHz C10 15pF 图 4.血糖仪 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 6 页 共 10 页 SD8016B U2 LCD显示屏 LCD D1 R1 15 R4 C9 100k 0.1uF 42 41 40 39 38 37 36 35 51 50 52 54 53 56 55 COM7/SGE3/P37 SEG4/P40 SEG5/P41 SEG6/P42 SEG7/P43 SEG8/P44 58 57 59 61 60 63 62 SEG9/P45 49 SEG10/P46 48 47 SEG11/P47 PFD/SEG24/P24 T0CK/SEG25/P25 33 SEG26/P26 32 SEG27/P27 31 P11/SEG29 P10/SEG28 14 44 43 30 Thermister C8 0.1uF 16 R3 P12/SEG30 13 46 45 34 29 11 12 300k 28 10 P14/SEG32/BUZB P13/SEG31 0.1uF TXD/SEG19/P57 INT0/SEG20/P20 INT1/SEG21/P21 SEG22/P22 SEG23/P23 27 C7 TP- 25 R2 TP+ U1 SD8016B SEG12/P50 SEG13/P51 SEG14/P52 SEG15/P53 CCP/SEG16/P54 CLKout/SEG17/P55 RXD/SEG18/P56 SD8016B 26 AVDDR VSS AI0 AI1 AI2/P60 AI3/P61 AI4/P62 AI5/P63 AI6/P64 AI7/P65/OPO 24 7 8 9 P17/SEG35 P16/SEG34/PWM0/PDM0 P15/SEG33/BUZ ACM 23 6 21 AVDDR 22 5 VLCD VDD AVDDR 4 19 3 VDD VPP BL 20 0.1uF 1uF 18 1 2 P06/KEY0/LBTIN0 P05/KEY1/LBTIN1 P04/KEY2/PWM1/PDM1 P03/KEY3/SEG39 P02/KEY4/SEG38/LBTIN2 P01/SEG37/XOUT P00/SEG36/XIN 0.1uF 0.1uF C3 C4 17 C5 1uF NC NC COM0/P30 COM1/P31 COM2/P32 COM3/P33 COM4/SEG0/P34 COM5/SEG1/P35 COM6/SEG2/P36 C6 VDD 64 C1 100 LED背光灯 K1 K2 R5 K3 300k 图 5.红外测温 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 7 页 共 10 页 SD8016B ADC 性能 表 2. ADC 的 ENOB 和电压噪声 Vn rms （AVDDR=2.4V,VREF=0.6V,SINC3,Buffer 开启） ADC 工作频率 = 128kHz 128 256 512 1024 2048 4096 8192 16384 ENOB 14.1 14.6 15.1 15.6 16.1 16.6 17.0 17.5 Vn rms (nV) 262 185 132 93 66 47 35 26 ENOB 15.0 15.6 16.0 16.6 17.0 17.6 18.1 18.7 Vn rms (nV) 277 195 138 98 69 49 32 22 ENOB 16.8 17.4 17.9 18.4 18.9 19.4 19.9 20.3 Vn rms (nV) 10868 6880 4846 3405 2372 1681 1217 901 OSR 256 增益 128 1 ADC 工作频率 = 512kHz 128 256 512 1024 2048 4096 8192 16384 ENOB 13.2 13.7 14.2 14.7 15.2 15.7 16.3 16.7 Vn rms (nV) 486 344 242 171 124 90 60 43 ENOB 14.2 14.7 15.2 15.8 16.3 16.8 17.3 17.8 Vn rms (nV) 498 352 245 170 120 84 59 42 ENOB 16.8 17.4 17.8 18.1 18.5 19.2 19.9 20.4 4171 3153 2011 1220 897 OSR 256 增益 128 1 10880 7162 5374 Vn rms (nV) 注： 1. 以上数据是多颗芯片测试的平均值，单颗芯片采样 1024 个数据。 2. ENOB 的计算公式为log2 � FSR Vnrms 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn �，其中 FSR 为满量程输入电压（2 * Vref / Gain），Vrms 为 rms Noise。 2017/05 第 8 页 共 10 页 SD8016B 电气特性 表 3. 最大极限值 标识 参数 最小值 最大值 单位 TA 环境温度 -40 +85 °C TS 储存温度 -55 +150 °C V DD 供电电压 -0.2 +4.0 V 烧录电压 -0.2 +7.5 V V IN , V OUT 数字输入、输出 -0.2 V DD +0.3 V TL 回流焊温度曲线 Vpp Per IPC/JEDECJ-STD-020C °C 注： 1. CMOS 器件易被高能静电损坏，设备必须储存在导电泡沫中，注意避免工作电压超出范围。 2. 在插拔电路前请关闭电源。 表 4. 电气参数（电源电压 3V，工作温度 25℃） 标识 参数名称 VDD 工作电压 FOSC 工作时钟 IHRC 最小值 典型值 最大值 单位 条件/备注 2.4 3.0 3.6 V 模拟模块工作电压 数字模块和 MCU 工作电压 2.0 3.0 3.6 V 0.016 2 4 MHz 在运行写表指令时只能工作在 2MHz 内部高频 RC 振荡频率 -- 8 -- MHz 经过校准后的频率 ILRC 内部低频 RC 振荡频率 28 -- 36 kHz 经过校准后的频率 HXT 外部高频晶振 1 -- 4 MHz LXT 外部低频晶振 16 32.768 -- kHz IDD1 工作电流 1 -- 1.5 -- mA MCU 采用内部 RC 振荡器的四分频工 作，ADC 等模拟模块全部工作 IDD2 工作电流 2 -- 2 -- uA MCU 采用内部 32kHz RC 振荡工作， MCU 进待机模式，模拟模块不工作 IDD3 工作电流 3 -- 1 -- uA MCU 进休眠模式，模拟模块不工作 Fsam ADC 工作频率 -- -- 512 kHz OSR 过采样率 128 -- 16384 1 NFbit Noise free bits -- 16 -- bits NMbit 无失码输出 -- -- 24 bits INL -- 0.002 -- %FSR -Vref -- Vref 1 倍增益 -Vref/4 -- Vref/4 4 倍增益 -Vref/8 -- Vref/8 8 倍增益 -Vref/16 -- Vref/16 INL VINdif VIN PGIA 差分信号输入范围 晶华微电子 版本 v0.1 16 倍增益 mV -Vref/32 -- Vref/32 32 倍增益 -Vref/64 -- Vref/64 64 倍增益 -Vref/128 -- Vref/128 128 倍增益 -Vref/256 -- Vref/256 256 倍增益 -0.3 -- AVDDR 增益为 1 且输入 buffer 关闭 0.3 -- AVDDR-0.7 PGIA 电压输入范围 2 http://www.SDICmicro.cn Gain=128，input FSR=±4mV 2017/05 增益为 1 但输入 buffer 开启或增益非 1 第 9 页 共 10 页 SD8016B nVrms 256 倍增益 Vn rms RMS noise -- 26 -- Vacm ACM 输出电压 -- 1.2 -- V IacmSour ACM source 电流 -- 1 -- mA IacmSink ACM sink 电流 -- 1 -- mA PSRacm ACM PSR -- 100 -- uV/V Tgain 增益温漂 -- ±4 -- -- 2.4 -- -- 2.6 -- Vavddr AVDDR 输出电压 ppm/℃ -10℃到 40℃ AVDDRX[1:0]=00 AVDDRX [1:0]=01 V -- 2.9 -- AVDDRX [1:0]=10 -- 3.3 -- AVDDRX [1:0]=11 AVDDR 电流能力 -- 10 -- mA POR 上电复位电压 -- 2.0 -- V LVD 低压检测复位电压 -- 1.9 -- V THlbt 低压检测迟滞 -- 200 -- mV -- 2.5 -- VLCDX[2:0]=000 -- 2.7 -- VLCDX [2:0]=001 -- 2.9 -- VLCDX [2:0]=010 -- 3.1 -- Iavddr Vlcd Ilcd LCD 电荷泵输出电压 LCD 电荷泵驱动能力 VLCDX [2:0]=011 V 3 -- 3.2 -- VLCDX [2:0]=100 -- 3.3 -- VLCDX [2:0]=101 -- 3.5 -- VLCDX [2:0]=110 -- 3.6 -- VLCDX [2:0]=111 -- -- 500 -- 3 -- -- 12 -- -- 3 -- -- 12 -- uA 管脚电气参数 IOH 高电平 Source 电流 IOL 低电平 Sink 电流 VIH 输入高电平 0.7VDD -- -- V VIL 输入低电平 -- -- 0.3VDD V VOH 输出高电平 VDD-0.3 -- -- V VOL 输出低电平 -- -- VSS+0.3 V mA mA VOH=VDD-0.3V，PTxSR 设置为“0” VOH=VDD-0.3V，PTxSR 设置为“1” VOL=0.3V，PTxSR 设置为“0” VOL=0.3V，PTxSR 设置为“1” Rpu -50 -VDD = 3.0 引脚上拉电阻 kΩ 注： 1．Noise free bits，有效位数都与信号的满量程范围有关系，真正起决定性作用的是 Vpp noise 或 rms noise。 2．对于 ADC 或 PGIA，输入信号的范围要区分差分信号输入范围和输入端的绝对电压范围，前者是真正的信号输入范围，是两个输入 绝对电压之差，其不仅受到单个输入端的电压范围影响，还受增益和基准选择的影响；后者为包含了差分信号和共模输入范围的影响，主 要受电路的限制。 3．电荷泵的驱动能力与选择的电容和工作频率有关。 晶华微电子 版本 v0.1 http://www.SDICmicro.cn 2017/05 第 10 页 共 10 页