AD7156超低功耗電容轉(zhuǎn)換器評(píng)估套件使用指南

在電子工程師的日常工作中，評(píng)估和測(cè)試新的芯片和設(shè)備是一項(xiàng)重要任務(wù)。AD7156超低功耗電容轉(zhuǎn)換器評(píng)估套件（EVAL - AD7156）為我們提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，用于探索和評(píng)估AD7156的各種特性。下面將詳細(xì)介紹該評(píng)估套件的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：EVAL-AD7156EBZ.pdf

評(píng)估套件概述

AD7156是一款超低功耗、2通道電容 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（CDC）。本數(shù)據(jù)手冊(cè)主要描述了AD7156評(píng)估板和PC軟件。在使用EVAL - AD7156時(shí)，應(yīng)結(jié)合AD7156數(shù)據(jù)手冊(cè)一起參考，以獲取更多關(guān)于AD7156的詳細(xì)信息。更多關(guān)于Analog Devices公司CDC產(chǎn)品系列的信息，可訪(fǎng)問(wèn)www.analog.com/CDC。

評(píng)估板介紹

功能特點(diǎn)

AD7156評(píng)估套件是一個(gè)多層面探索和評(píng)估AD7156特性的強(qiáng)大工具。評(píng)估板通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)USB接口連接到PC，PC軟件可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的圖形顯示、AD7156內(nèi)部設(shè)置的修改，有助于我們理解該器件的特性和性能。

靈活的接口結(jié)構(gòu)

評(píng)估板的接口結(jié)構(gòu)靈活，可進(jìn)行多種有用的配置：

• 評(píng)估板的數(shù)字部分可獨(dú)立用作自定義傳感器設(shè)計(jì)PCB的便捷數(shù)字接口，或作為包含AD7156的模塊。
• 也可將外部微控制器與AD7156連接，使評(píng)估板作為完整的模擬前端，用于在自定義數(shù)字平臺(tái)上創(chuàng)建和調(diào)試軟件。

評(píng)估軟件安裝

安裝步驟

1. 將AD7156評(píng)估套件CD插入PC的CD - ROM驅(qū)動(dòng)器，評(píng)估軟件安裝向?qū)?yīng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。若未啟動(dòng)，可從CD運(yùn)行Setup.exe。
2. 按照評(píng)估軟件安裝向?qū)У牟襟E完成安裝。
3. 使用評(píng)估套件中包含的USB電纜將AD7156評(píng)估板連接到PC的USB連接器。評(píng)估板上的POWER LED亮起，PC上會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)“找到新硬件向?qū)А薄?/li>
4. 按照“找到新硬件向?qū)А贝翱谥械牟襟E操作。若出現(xiàn)軟件未通過(guò)Windows? Logo測(cè)試的消息，點(diǎn)擊“繼續(xù)”。
5. 繼續(xù)按照“找到新硬件向?qū)А贝翱谥械牟襟E完成安裝。

評(píng)估板硬件

電源供應(yīng)

使用AD7156評(píng)估板時(shí)，需確保電源接頭（J7）上的鏈接就位。使用板載電壓供應(yīng)時(shí)置于V_EVB，使用外部電壓源（通過(guò)J8）時(shí)置于V_EXT。連接任一電源時(shí)，板上標(biāo)有POWER的LED應(yīng)亮起。

I2C接口配置選項(xiàng)

評(píng)估板可通過(guò)重定向J5上的I2C?信號(hào)（SDA和SCL）實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)字接口配置：

• 默認(rèn)配置：J5的SDA和SCL位置的鏈接將USB微控制器作為I2C總線(xiàn)主設(shè)備連接到板載AD7156，便于與PC軟件配合使用。
• USB - 外部連接：允許將自定義的AD7156應(yīng)用板連接到J5的6腳和8腳，評(píng)估板僅作為USB - I2C數(shù)字接口，配合PC評(píng)估軟件評(píng)估應(yīng)用硬件。
• 外部連接 - AD7156：可將自定義外部微控制器板連接到J5的5腳和7腳，利用評(píng)估板上的AD7156 CDC作為傳感設(shè)備進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。

評(píng)估板軟件

啟動(dòng)評(píng)估軟件

在PC上啟動(dòng)AD7156評(píng)估軟件，點(diǎn)擊桌面左下角的“開(kāi)始”按鈕，依次選擇“程序”、“Analog Devices”、“AD7156 Evaluation Software”，然后選擇“AD7156EB”運(yùn)行軟件。若軟件與評(píng)估板正確連接，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)窗口，軟件窗口右上角的USB指示燈變綠，AD7156評(píng)估板上標(biāo)有RUN的LED約1秒閃爍一次。

數(shù)據(jù)采集窗口

• 重置：點(diǎn)擊“Reset”，軟件訪(fǎng)問(wèn)AD7156寄存器地址0xBF以重置器件。
• 演示設(shè)置：點(diǎn)擊“Demo Setup”，將AD7156配置為默認(rèn)設(shè)置。
• 設(shè)置：點(diǎn)擊“Setup”，打開(kāi)AD7156設(shè)置窗口，可訪(fǎng)問(wèn)AD7156的設(shè)置。
• 數(shù)據(jù)記錄到文件：點(diǎn)擊“Log data to file”，軟件可將采集的數(shù)據(jù)記錄到文本文件中，以ASCII制表符作為分隔符，便于導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理工具（如Microsoft? Excel）。
• 開(kāi)始采集：點(diǎn)擊AD7156評(píng)估軟件窗口中的綠色“Start Acquisition”按鈕，開(kāi)始數(shù)據(jù)采集。評(píng)估板上標(biāo)有RUN的LED亮起，軟件窗口右上角的RUN指示燈變紅，軟件中的圖表開(kāi)始顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。
• 圖表：圖表可顯示多達(dá)65,536個(gè)樣本的數(shù)據(jù)歷史?？尚薷膱D表外觀，例如關(guān)閉自動(dòng)縮放時(shí)輸入最小和最大數(shù)字來(lái)修改刻度。將光標(biāo)放在圖表上右鍵點(diǎn)擊，可打開(kāi)圖表子菜單進(jìn)行不同的圖表設(shè)置。點(diǎn)擊“Clear Graphs”可清除圖表和圖表歷史。
• 數(shù)據(jù)格式和單位：顯示屏以十六進(jìn)制代碼顯示從AD7156讀取的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為皮法（pF）。圖表可顯示十六進(jìn)制代碼或轉(zhuǎn)換后的皮法數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“Display pF”可在兩種模式之間切換。

設(shè)置窗口

• 寄存器字段：設(shè)置窗口的寄存器部分（窗口左側(cè)）顯示每個(gè)AD7156寄存器的地址、寄存器名稱(chēng)和當(dāng)前十六進(jìn)制內(nèi)容。
• 重置：點(diǎn)擊“Reset”，軟件訪(fǎng)問(wèn)AD7156寄存器地址0xBF以重置器件。
• 演示設(shè)置：點(diǎn)擊“Demo Setup”，將AD7156配置為默認(rèn)設(shè)置。
• 寫(xiě)入：點(diǎn)擊“Write”，評(píng)估軟件將設(shè)置窗口中顯示的當(dāng)前設(shè)置寫(xiě)入AD7156寄存器。
• 讀取：點(diǎn)擊“Read”，評(píng)估軟件讀取AD7156寄存器的當(dāng)前內(nèi)容，并在設(shè)置窗口中更新顯示。
• 保存到文件：點(diǎn)擊“Save to File”，打開(kāi)窗口可將當(dāng)前設(shè)置保存到文本文件。
• 從文件讀取：點(diǎn)擊“Read from File”，打開(kāi)窗口可從文本文件讀取之前保存的設(shè)置。
• Vdd：Vdd框可在1.8 V至3.6 V的指定范圍內(nèi)設(shè)置AD7156的電源電壓，默認(rèn)設(shè)置為3.3 V。
• 確定：點(diǎn)擊“OK”，評(píng)估軟件將當(dāng)前設(shè)置寫(xiě)入AD7156寄存器，設(shè)置窗口關(guān)閉，軟件返回?cái)?shù)據(jù)采集窗口。
• 取消：點(diǎn)擊“Cancel”，評(píng)估軟件將設(shè)置窗口打開(kāi)時(shí)緩沖的寄存器設(shè)置寫(xiě)入AD7156寄存器，設(shè)置窗口關(guān)閉，軟件返回?cái)?shù)據(jù)采集窗口。

操作模式

模式選擇

Mode框可將AD7156置于以下操作模式：

• 待機(jī)模式（空閑）：器件完全上電，但不進(jìn)行任何轉(zhuǎn)換。
• 連續(xù)轉(zhuǎn)換：器件在啟用的通道上反復(fù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。若啟用兩個(gè)通道，器件會(huì)在它們之間順序切換。
• 單次轉(zhuǎn)換：器件在啟用的通道上進(jìn)行單次轉(zhuǎn)換。若啟用兩個(gè)通道，器件在每個(gè)通道上各進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換后進(jìn)入待機(jī)模式（空閑）。
• 掉電模式：除數(shù)字接口外，關(guān)閉片上電路的電源。

閾值模式

• 自適應(yīng)模式：閾值動(dòng)態(tài)調(diào)整，可指示快速變化（如物體靠近電容式接近傳感器），消除通常由環(huán)境變化（如濕度或溫度）引起的輸入（傳感器）電容的緩慢變化。
• 固定模式：閾值固定為定義值，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)固定閾值時(shí)，指示輸入電容的變化。
• 負(fù)閾值：設(shè)置在平均值以下，用于預(yù)期電容輸入有負(fù)變化的情況。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)低于閾值時(shí)，指示輸入變化。
• 正閾值：設(shè)置在平均值以上，用于預(yù)期電容輸入有正變化的情況。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)高于閾值時(shí)，指示輸入變化。
• 窗口內(nèi)閾值：有兩個(gè)閾值，一個(gè)高于平均值，一個(gè)低于平均值。只要輸入數(shù)據(jù)在閾值窗口內(nèi)，輸出保持高電平。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)高于正閾值或低于負(fù)閾值時(shí)，輸出低電平指示輸入變化。
• 窗口外閾值：有兩個(gè)閾值，一個(gè)高于平均值，一個(gè)低于平均值。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)高于正閾值或低于負(fù)閾值時(shí)，指示輸入變化。

電容輸入設(shè)置

AD7156有兩個(gè)電容輸入通道，可通過(guò)I2C兼容接口獨(dú)立設(shè)置。

• 通道啟用：Ch1和Ch2框可分別啟用或禁用電容輸入通道。
• 電容范圍：Cin Range框可選擇每個(gè)通道的電容輸入范圍：4 pF、2 pF、1 pF或0.5 pF。
• 遲滯：Hysteresis框可在自適應(yīng)模式下啟用或禁用閾值遲滯，遲滯固定為閾值靈敏度的±?，可進(jìn)行開(kāi)或關(guān)的編程。
• 閾值靈敏度：Threshold Sensitivity框可設(shè)置定義的靈敏度，它表示數(shù)據(jù)平均值與閾值之間的代碼距離，是12位CDC滿(mǎn)量程范圍0xA000代碼（d40944）中低8位的固定部分，因此每個(gè)電容輸入范圍對(duì)應(yīng)不同的電容輸入值。
• 超時(shí)設(shè)置：Timeout Approaching框和Timeout Receding框可設(shè)置自適應(yīng)平均值和閾值適應(yīng)輸入電容快速且看似永久性變化的時(shí)間，以確保事件發(fā)生后正常運(yùn)行。超時(shí)所需的轉(zhuǎn)換周期數(shù)(N{C})可通過(guò)公式[N{C}= Roundup left(frac{2^{16}-1}{2^{15 - P+1}-1}right)]計(jì)算，其中P為寄存器半字節(jié)的值。
• 平均時(shí)間常數(shù)：Average Time Constant框可確定移動(dòng)平均值對(duì)電容輸入數(shù)據(jù)變化的調(diào)整速度。自適應(yīng)閾值算法基于之前CDC輸出數(shù)據(jù)的平均值，計(jì)算公式為[Average (N)= Average (N - 1)+frac{Data(N)- Average (N - 1)}{2^{ThrSetting +1}}]
• CapDAC設(shè)置：CapDAC框可啟用補(bǔ)償輸入電容偏移（非變化）的CAPDACs。CapDAC Auto框啟用autoDAC功能，確保數(shù)據(jù)輸入保持在所選電容輸入范圍的25%至75%之間。CapDAC Value框包含autoDAC設(shè)置的當(dāng)前CAPDAC值，當(dāng)autoDAC功能禁用時(shí)，也可手動(dòng)設(shè)置該值。

其他信息

評(píng)估板原理圖和布局

文檔中提供了AD7156評(píng)估板的模擬部分和數(shù)字部分的原理圖，以及布局和絲印圖，方便工程師進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。

物料清單和訂購(gòu)信息

詳細(xì)列出了評(píng)估板的物料清單，包括各個(gè)組件的型號(hào)、數(shù)量和制造商等信息。訂購(gòu)型號(hào)為EVAL - AD7156EBZ，其中Z表示符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的部件。

ESD注意事項(xiàng)

AD7156是靜電放電（ESD）敏感器件，盡管產(chǎn)品具有專(zhuān)利或?qū)Ｓ?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但高能量ESD仍可能對(duì)器件造成損壞。因此，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)腅SD預(yù)防措施，以避免性能下降或功能喪失。

通過(guò)以上介紹，相信電子工程師們對(duì)AD7156評(píng)估套件有了更全面的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過(guò)類(lèi)似評(píng)估套件使用的問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。