AD7195評估板使用指南：從硬件到軟件的全面解析

在電子設計領域，準確高效的模擬到數(shù)字轉換至關重要。AD7195作為一款4.8 kHz、超低噪聲、24位Σ - Δ模數(shù)轉換器（ADC），為低頻測量應用提供了完整的模擬前端解決方案。今天，我們就來深入了解一下其評估板的使用方法。

文件下載：EVAL-AD7195EBZ.pdf

評估板特性與概述

特性亮點

AD7195評估板功能豐富，支持使用微控制器和LCD顯示器的獨立接口，還可通過USB接口利用PC軟件對AD7195進行控制。同時，它具備多種連接選項，為開發(fā)者提供了極大的便利。

基本介紹

AD7195是一款適用于低頻測量的完整模擬前端，擁有兩個差分輸入和四個偽差分輸入，集成了低噪聲儀表放大器、參考檢測和低側電源開關。在使用評估板時，建議結合AD7195的數(shù)據(jù)手冊一同參考。

評估板硬件詳解

電源供應

評估板提供多種電源供應選項：

• USB供電：通過USB連接器J51提供5 V電源，可直接為AD7195供電，此時Link J1應置于5 V USB位置；也可使用板載ADP3303 - 3將5 V調節(jié)為3.3 V為AD7195供電，Link J1置于3.3 V位置。
• 9 V電源：可使用9 V電池（B1）或外部9 V直流電源連接到J31，通過板載ADP3303 - 5將9 V調節(jié)為5 V為AD7195供電，Link J1置于5 V BAT位置。
• 外部電源：可通過J10接入外部電源，Link J1置于EXT位置。

插座功能

噪聲測試

通過Header J3可對AD7195進行噪聲測試。將所有鏈接置于垂直位置，模擬和參考輸入按特定方式接入AD7195，插入Header J3的鏈接可將電阻網(wǎng)絡連接到AD7195，參考電壓由AVDD提供，電阻分壓器產(chǎn)生約(AV_{DD} / 2)的偏置電壓，連接AIN1 - AIN2通道可測量均方根噪聲、峰 - 峰噪聲和峰 - 峰分辨率。

使用絕對參考

評估板上包含ADR421，可通過連接Header J3的鏈接將絕對參考連接到AD7195的REFIN引腳。

連接外部微控制器

可使用Header J2將AD7195評估板連接到外部微控制器。當所有鏈接就位時，AD7195連接到板載微控制器；移除這些鏈接后，AD7195與評估板微控制器斷開連接，用戶可使用接頭將AD7195連接到外部微控制器。

獨立模式操作

AD7195評估板可在獨立模式下運行，作為直流激勵的稱重秤演示。AIN3 - AIN4通道為模擬輸入通道，通過J4接頭可連接稱重傳感器。需移除Header J3上的三個參考鏈接，將AD7195配置為更新速率4.69 Hz，增益為128，選擇AIN3 - AIN4通道為活動通道。轉換結果顯示在LCD顯示器上，LCD下方的四個按鈕可用于校準稱重秤系統(tǒng)、調整LCD對比度以及讀取偏移和增益寄存器。

評估板軟件使用

軟件安裝

在將AD7195評估板連接到PC之前，需先安裝評估板軟件。具體步驟如下：

1. 將AD7195評估套件CD插入PC的CD驅動器，安裝向導應自動啟動；若未啟動，可在PC上找到CD并運行Setup.exe。
2. 選擇安裝目錄，默認路徑為C:Program FilesAnalog DevicesAD7195，安裝程序將文件復制到硬盤的相關目錄，并在任務欄的開始菜單中創(chuàng)建程序組。
3. 安裝完成后，雙擊AD7195圖標啟動程序。

評估板配置

1. 使用評估套件中包含的USB電纜將AD7195評估板連接到PC的USB連接器，評估板上的POWER LED應亮起，PC上應自動啟動新硬件向導。
2. 按照向導步驟完成安裝。

軟件使用

通過點擊Windows開始按鈕，選擇All Programs > Analog Devices > AD7195 > AD7195 evaluation software啟動軟件。該軟件允許用戶配置AD7195、采集樣本并分析數(shù)據(jù)。

主窗口

主窗口包含菜單欄和多個按鈕，各部分功能如下：

• 菜單欄：
  • File：可將當前數(shù)據(jù)集寫入文件以供后續(xù)使用、記錄采集的數(shù)據(jù)并退出程序。
  • Board：可更改LCD顯示器的對比度。
• 按鈕：
  • Delete Data/Clear Graphs：刪除圖表中顯示的數(shù)據(jù)。
  • ADC Reset：將AD7195重置為默認（上電）設置。
  • ADC Setup：打開ADC設置窗口，用于配置AD7195。
  • Low Noise Quick Test：訪問噪聲測試軟件。
  • WeighScale Demo：訪問稱重秤演示軟件。
  • User Units Setup：更改圖表和直方圖的顯示單位。
  • Sampling：可選擇連續(xù)采樣或采集特定數(shù)量的樣本。
  • Start Sampling：從AD7195讀取樣本。
• 數(shù)據(jù)部分：
  • Display Units：可選擇以十六進制、十進制、伏特或用戶指定的單位顯示轉換結果。
  • Autoscale：啟用或禁用波形圖的自動縮放功能。
  • X - scale：可選擇固定或動態(tài)的x軸，固定x軸時需在X - scale Samples文本框中輸入要顯示的樣本數(shù)量。
• 分析部分：
  • Channel：選擇要分析的數(shù)據(jù)通道。
  • After Sampling / During Sampling：可選擇在采集樣本時或采集完成后處理轉換結果。
  • Analyse All Samples / Analyse Last # Samples：可選擇分析所有樣本或指定數(shù)量的樣本。

ADC設置窗口

該窗口可訪問AD7195的寄存器，用戶可對寄存器進行讀寫操作，即使未連接評估板也可作為AD7195配置工具使用。窗口包含多個按鈕和部分，可對模擬輸入、數(shù)字濾波器、時鐘配置、電壓參考等進行設置。

配置輔助工具

即使未連接AD7195評估板，也可使用評估軟件作為配置輔助工具。打開軟件后點擊ADC Setup，忽略提示信息，即可打開ADC設置窗口，通過該窗口可確定不同配置下要寫入AD7195片上寄存器的值。

低噪聲快速測試

在主窗口點擊Low Noise Quick Test，可快速輕松地測量AD7195的均方根噪聲。軟件將AD7195配置為增益128、輸出數(shù)據(jù)速率4.7 Hz，選擇AIN1 - AIN2通道，參考電壓設置為5 V，并提供評估板鏈接位置的說明。完成操作后點擊OK，AD7195采集100個樣本，顯示波形結果并分析數(shù)據(jù)，計算最大轉換值、最小轉換值、平均轉換值、均方根噪聲、峰 - 峰噪聲和分辨率。

稱重秤演示

在主窗口點擊WeighScale Demo，可引導用戶將稱重傳感器連接到AD7195評估板。軟件自動將AD7195配置為增益128、輸出數(shù)據(jù)速率10 Hz，選擇AIN3 - AIN4通道和直流激勵。完成操作后點擊OK，評估板持續(xù)采集樣本，使用20個樣本一批進行數(shù)據(jù)分析，顯示最大電壓、平均電壓、最小電壓、均方根噪聲和分辨率，可通過Last # Samples文本框更改處理數(shù)據(jù)的樣本大小。

用戶單位設置

在主窗口點擊User Units Setup，可打開用戶單位設置窗口，用戶可定義轉換結果的顯示單位，如連接稱重傳感器時可將ADC轉換結果顯示為克，還可校準系統(tǒng)的偏移和增益誤差，校準系數(shù)存儲在內存中，不寫入ADC的校準寄存器。

總結

AD7195評估板為開發(fā)者提供了一個全面的平臺，用于探索和評估AD7195的特性。通過合理利用評估板的硬件和軟件功能，開發(fā)者可以更高效地進行低頻測量應用的開發(fā)。你在使用AD7195評估板的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。