SD8000V

SD8000V 带 RTC、UART 和 LCD 驱动 20 位 ADC 的 SoC 特点  高精度 ADC，ENOB=18.4bits@8sps，单个差 分通道或者 3 个单端通道  低噪声高输入阻抗前置放大器，1、12.5、50、 100、200 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，3V 工作电压下电 流典型值为 600uA； 32kHz 时钟待机模式下 工作电流 1.8uA， 休眠模式电流典型值为 1uA  16k Bytes OTP 程序存储器， 256 Bytes SRAM 数据存储器  具有 OTP 低压烧录功能。烧录电压范围： 2.4V~ 3.6V，可以用于替代外部 EEPROM  内置 RC 振荡，无需外部时钟  内置 RTC 模块，可与外接的 32.768kHz 晶体 配合提供秒、分、小时信息  8 位 TIMER，用于定时中断，支持 PFD 输出  内置硅温度传感器，可以单点校正  内置 1 路 UART 通信接口  18SEG×4COM 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  输出四种可选择稳压源： 2.4V/2.6V/2.9V/3.3V，提供外部传感器激励 信号  灵活的电池检测功能，检测范围 2.3V~ 3.0V  所有 I/O 带施密特触发输入，可以选择是否     使用上拉电阻 Watch Dog Timer 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℃ 描述 本芯片是带 20 位 ADC 的 SoC 产品，程序 存储器为 16k Bytes OTP，可以低压自烧录，烧 录电压范围：2.4V ~ 3.6V，用于替代外部 EEPROM。外围只需要 5 个电容，器件很少， 非常适合人体秤等家用秤应用。 超低功耗设计，使用内部 RC 振荡器的 2 分频工作，3V 工作电压下，典型应用时的工作 电流只有 1.1mA（不包括传感器功耗） ，非常 适合电池供电的应用。 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 人体秤、厨房秤、手掌秤、手提秤等 订购信息 提供裸片 PAD 排列图和 PAD 描述 1 34 33 32 31 30 29 NC NC 28 27 26 25 2 24 3 SD8000V 4 5 23 22 21 6 20 7 19 18 17 NC 8 9 10 11 12 13 14 15 16 图 1. PAD 图 晶华微电子 版本 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 SD8000V 表 1. PAD 描述 序号 PAD 名称 属性 PAD 描述 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，外部只需接一个 1uF 滤波电容到 VDD 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 AVSS 1 VLCD 模拟 2 ACM 模拟 3 AIP 模拟 4 AIN 模拟 5 AVDDR 模拟 内部 LDO 的输出，供内部模拟模块使用，也可以对外部传感器提供电源激励， 外接 0.1uF 滤波电容到 VSS 6 VDD 电源 电源，在 VDD 与 VSS 之间外接 0.1uF 电容 7 VSS 地 地 8 P13/INT0 I/O 数字 I/O P13，可以作为外部中断 0 使用 9 P12/INT1 I/O 数字 I/O P12，可以作为外部中断 1 使用 10 P11/INT2/PFD/AIR/LB TIN I/O 数字 I/O P11，可以作为外部中断 2 使用，可以作为 PFD 输出，可以作为 ADC 的信号输入或者参考电压输入，也可以作为外部电压检测输入。 11 P10/BUZ I/O 数字 I/O P10，可以作为蜂鸣器输出 12 VPP 13 P27/SEG17/TXD I/O 数字 I/O P27，可以作为液晶 SEG17，也可以作为 UART 的 TXD 用 14 P26/SEG16/RXD I/O 数字 I/O P26，可以作为液晶 SEG16，也可以作为 UART 的 RXD 用 15 P25/ SEG15/XIN I/O 数字 I/O P25，可以作为液晶 SEG15，也可以作为晶振引脚 XIN 16 P24/SEG14/XOUT I/O 数字 I/O P24，可以作为液晶 SEG14，也可以作为晶振引脚 XOUT 17 P23/SEG13/PFD I/O 数字 I/O P23，可以作为液晶 SEG13，也可以作为 PFD 输出 18 P22/SEG12/BUZ I/O 数字 I/O P22，可以作为液晶 SEG12，也可以作为蜂鸣器输出 I/O 数字 I/O P21-20，可以作为液晶 SEG11-10 使用 I/O 数字 I/O P37-30，可以作为液晶 SEG9-2 使用 ADC 差分输入，不使用的时候可以选择内部下拉 19-20 21-28 I P21/SEG11 -- P20/ SEG10 P37/SEG9 -- P30/ SEG2 OTP 烧录的高压引脚，外接 1uF 电容到 VSS 29-30 P45/SEG1-- P44/ SEG0 I/O 数字 I/O P45-44，可以作为液晶 SEG1-0 使用 31-34 P43/COM3--P40/COM0 I/O 数字 I/O P43-40，可以作为液晶 COM3-0 使用 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 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 第 2 页 共 8 页 SD8000V RC振荡 （32kHz） RC振荡 (4MHz) 晶体振荡器 VPP RTC WDT OTP 16k Bytes AIP Sigma Delta ADC 8Bits RISC MCU SRAM 256 Bytes 特殊寄存器 AIR PGIA ∑ DC偏移 修调 DAC VSS Timer/Counter T0/T2 VLCD SEG17-0 AVDDR 基准电路 电源管理系统 charge pump POR/LVD 时序产生电路 VSS VDD XIN XOUT 功能框图 M U X AIN VSS AIR 基准电压 ACM 电池检测 LBTIN LCD Driver PFD BUZZER 外部中断 BUZ INT2-0 TXD P13-10 P27-20 P37-30 P45-40 RXD UART IO控制 PFD COM3-0 图 2. 功能框图 晶华微电子 版本 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 第 3 页 共 8 页 SD8000V 典型应用图 LCD 显示屏 VDD C1 1uF 29 P44/SEG0 P42/COM2 ACM P43/COM3 2 P41/COM1 VLCD P40/COM0 34 33 32 31 30 P45/SEG1 1 P30/SEG2 AVDDR P31/SEG3 3 VIN+ AIP P32/SEG4 C2 P34/SEG6 AIN VDD VPP C4 C5 0.1uF 1uF 9 10 11 12 UNIT 8 单位切换 P22/SEG12/BUZ 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 P23/SEG13/PFD 17 13 14 15 16 R2 10M 32.768kHz VPP R1 47Ω P24/SEG14/XOUT VSS P13/INT0 7 P37/SEG9 P21/SEG11 P25/SEG15/XIN 0.1uF VDD P26/SEG16/RXD 6 P12/INT1 C3 P36/SEG8 P20/SEG10 P27/SEG17/TXD AVDDR VDD VPP 5 P35/SEG7 SD8000V AVDDR P10/BUZ 4 P11/INT2/PFD/AIR/LBTIN VIN- P33/SEG5 0.1uF 28 15pF 15pF 晶体可以选择 使用或不使用 图 3. 带时钟的 LCD 显示人体秤典型应用图 晶华微电子 版本 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 第 4 页 共 8 页 SD8000V ADC 性能 表 2. ADC 的 ENOB 和电压噪声 Vn rms （AVDDR=2.4V,VREF=1.2V,SINC3,Buffer 开启） ADC 工作频率 = 128kHz DC Offset Off 128 256 512 1024 2048 4096 8192 16384 ENOB 14.9 15.4 15.9 16.4 16.9 17.4 17.9 18.4 Vn rms (nV) 448.4 316.2 185.5 132.9 95.8 67.0 49.9 35.3 ENOB 15.7 16.3 16.8 17.3 17.8 18.3 18.8 19.2 Vn rms (nV) 426.3 290.0 203.9 147.0 106.4 74.8 53.1 40.7 OSR 200 增 益 100 1 ENOB 16.6 17.4 17.9 18.4 18.9 19.4 19.9 20.4 Vn rms (nV) 24018.1 13767.1 9674.2 6800.0 4722.3 3343.0 2302.3 1673.8 ADC 工作频率 = 128kHz DC Offset Adjust=1.5mV 128 256 512 1024 2048 15.0 15.5 16.0 16.4 16.9 367.9 257.7 182.2 132.7 93.9 15.8 16.3 16.8 17.3 17.8 413.9 286.6 204.1 147.0 105.3 4096 17.4 70.2 18.2 75.8 8192 17.9 49.0 18.7 55.5 16384 18.3 37.8 19.1 41.5 ENOB 16.6 17.4 17.9 18.4 18.9 19.4 19.9 20.4 Vn rms (nV) 23458.7 13565.7 9461.5 6667.3 4682.7 3466.3 2301.8 1693.8 16384 OSR 200 增 益 100 1 ENOB Vn rms (nV) ENOB Vn rms (nV) 128 200 增 益 100 1 4096 8192 14.3 14.7 15.0 15.5 15.9 16.6 17.2 17.4 Vn rms (nV) 573.1 473.6 384.4 284.6 216.3 134.7 77.5 70.9 ENOB 15.2 15.6 16.0 16.8 17.0 17.6 18.2 18.7 Vn rms (nV) 624.9 492.2 389.5 263.6 209.4 131.2 83.6 54.9 ENOB 16.5 17.3 17.8 18.3 18.8 19.3 19.9 20.4 Vn rms (nV) 25526.6 14801.8 10173.3 7377.4 5036.5 3533.5 2450.2 1683.5 ADC 工作频率 = 256kHz DC Offset Adjust=1.5mV 128 256 512 1024 2048 4096 8192 16384 OSR 200 增 益 100 1 ADC 工作频率 = 256kHz DC Offset Off 256 512 1024 2048 ENOB OSR ENOB 14.4 14.7 15.2 15.8 16.3 17.0 17.4 17.6 Vn rms( nV) ENOB 565.5 444.1 327.8 207.1 141.8 85.6 67.9 62.3 15.2 15.7 16.1 16.7 17.3 17.9 18.3 18.6 Vn rms( nV) 626.2 457.3 335.9 217.6 147.5 97.4 69.5 62.0 ENOB 16.5 17.3 17.8 18.3 18..8 19.4 19.9 20.4 Vn rms (nV) 25329.6 14315.3 10220.4 7075.6 5010.9 3282.4 2385.6 1687.6 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 0 http://www.SDICmicro.cn �，其中 FSR 为满量程输入电压（2 * Vref / Gain），Vn rms 为 rms Noise。 2018/8 第 5 页 共 8 页 SD8000V 振荡器特性 图 4 与图 5 为五片 SD8000V 典型振荡频率跟随电压变化的特性曲线。 图 4. IHRC 电压特性曲线 图 5. ILRC 电压特性曲线 图 6 与图 7 为五片 SD8000V 典型振荡频率跟随温度变化的特性曲线。 ILRC vs Temperature(VDD=3.3V) 40 35 ILRC （ kHz） 30 25 20 -60 图 6. IHRC 温度特性曲线 晶华微电子 版本 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 -40 -20 0 20 40 Temperature（ ℃ ） 60 80 100 图 7. ILRC 温度特性曲 第 6 页 共 8 页 SD8000V 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 Vpp 烧录电压 -0.2 +7.0 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 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 最小值 典型值 最大值 单位 条件/备注 2.4 3 3.6 V 模拟模块工作电压 2 3 3.6 V 数字模块和 MCU 工作电压 0.016 2 4 MHz 在运行写表指令时只能工作在 2MHz VDD 工作电压 FOSC 工作时钟 IHRC 内部高频 RC 振荡频率 -- 4 -- 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 LXT 外部低频晶振 -- 32.768 -- kHz IDD1 工作电流 1 -- 1.1 -- mA IDD2 工作电流 2 -- 1.8 -- uA IDD3 工作电流 3 -- 1 -- uA Fsam ADC 采样频率 -- -- 256 kHz OSR 过采样率 128 -- 16384 -- 16 -- -Vref -- Vref -Vref/12.5 -- Vref/12.5 -Vref/50 -- Vref/50 -Vref/100 -- Vref/100 100 倍增益 -Vref/200 -- Vref/200 200 倍增益 -- 2.4 -- -- 2.6 -- NFbit VINpga Vavddr Iavddr Noise free bits 1 PGIA 差分信号输入 范围 2 AVDDR 输出电压 AVDDR 电流能力 晶华微电子 版本 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 -- 2.9 -- -- 3.3 -- -- 10 -- bits MCU 采用内部 4MHz RC 振荡器的二 分频工作，ADC 等模拟模块工作 MCU 采用内部 32kHz RC 振荡工作， MCU 进待机模式，模拟模块不工作 MCU 进休眠模式，模拟模块不工作 Gain=200，input FSR=±4mV 1 倍增益 12.5 倍增益 mV 50 倍增益 AVDDRX [1:0]=00 AVDDRX [1:0]=01 V AVDDRX [1:0]=10 AVDDRX [1:0]=11 mA 第 7 页 共 8 页 SD8000V 表 4. (续) 标识 参数名称 最小值 典型值 最大值 单位 条件/备注 POR 上电复位电压 -- 2 -- V LVD 低压检测复位电压 -- 1.9 -- V THlbt 低压检测迟滞 -- 200 -- mV -- -- -- LBTX[3:0]=0000~0110 : Vlbt off -- LBTIN -- LBTX[3:0]=1000 -- 3.0 -- LBTX[3:0]=1001 -- 2.9 -- LBTX[3:0]=1010 -- 2.8 -- -- 2.7 -- LBTX[3:0]=1100 -- 2.6 -- LBTX[3:0]=1101 -- 2.5 -- LBTX[3:0]=1110 2.4 -- LBTX[3:0]=1111 -- 2.3 -- LBTX[3:0]=0111 -- 2.5 -- VLCDX [1:0]=01 -- 2.7 -- -- 2.9 -- VLCDX [1:0]=11 -- 3.1 -- VLCDX [1:0]=00 -- -- 500 uA 外接 1uF 电容 Vlbt Vlcd Ilcd 电池电压检测 LCD 输出 电压 LCD 电荷泵驱动能力 3 V V LBTX[3:0]=1011 VLCDX [1:0]=10 管脚电气参数 IOH 高电平 Source 电流 -- 12 -- mA VOH= VDD-0.3V IOL 低电平 Sink 电流 -- 12 -- mA VOL= 0.3V 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 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，上表中的位数主要针对电子秤的典型 应用范围给出。 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 0 http://www.SDICmicro.cn 2018/8 第 8 页 共 8 页