AD7156超低功耗电容转换器评估套件使用指南

在电子工程师的日常工作中，评估和测试新的芯片和设备是一项重要任务。AD7156超低功耗电容转换器评估套件（EVAL - AD7156）为我们提供了一个强大的工具，用于探索和评估AD7156的各种特性。下面将详细介绍该评估套件的相关内容。

文件下载：EVAL-AD7156EBZ.pdf

评估套件概述

AD7156是一款超低功耗、2通道电容 - 数字转换器（CDC）。本数据手册主要描述了AD7156评估板和PC软件。在使用EVAL - AD7156时，应结合AD7156数据手册一起参考，以获取更多关于AD7156的详细信息。更多关于Analog Devices公司CDC产品系列的信息，可访问www.analog.com/CDC。

评估板介绍

功能特点

AD7156评估套件是一个多层面探索和评估AD7156特性的强大工具。评估板通过标准USB接口连接到PC，PC软件可实现实时数据的图形显示、AD7156内部设置的修改，有助于我们理解该器件的特性和性能。

灵活的接口结构

评估板的接口结构灵活，可进行多种有用的配置：

• 评估板的数字部分可独立用作自定义传感器设计PCB的便捷数字接口，或作为包含AD7156的模块。
• 也可将外部微控制器与AD7156连接，使评估板作为完整的模拟前端，用于在自定义数字平台上创建和调试软件。

评估软件安装

安装步骤

1. 将AD7156评估套件CD插入PC的CD - ROM驱动器，评估软件安装向导应会自动启动。若未启动，可从CD运行Setup.exe。
2. 按照评估软件安装向导的步骤完成安装。
3. 使用评估套件中包含的USB电缆将AD7156评估板连接到PC的USB连接器。评估板上的POWER LED亮起，PC上会自动启动“找到新硬件向导”。
4. 按照“找到新硬件向导”窗口中的步骤操作。若出现软件未通过Windows® Logo测试的消息，点击“继续”。
5. 继续按照“找到新硬件向导”窗口中的步骤完成安装。

评估板硬件

电源供应

使用AD7156评估板时，需确保电源接头（J7）上的链接就位。使用板载电压供应时置于V_EVB，使用外部电压源（通过J8）时置于V_EXT。连接任一电源时，板上标有POWER的LED应亮起。

I2C接口配置选项

评估板可通过重定向J5上的I2C®信号（SDA和SCL）实现不同的数字接口配置：

• 默认配置：J5的SDA和SCL位置的链接将USB微控制器作为I2C总线主设备连接到板载AD7156，便于与PC软件配合使用。
• USB - 外部连接：允许将自定义的AD7156应用板连接到J5的6脚和8脚，评估板仅作为USB - I2C数字接口，配合PC评估软件评估应用硬件。
• 外部连接 - AD7156：可将自定义外部微控制器板连接到J5的5脚和7脚，利用评估板上的AD7156 CDC作为传感设备进行软件开发。

评估板软件

启动评估软件

在PC上启动AD7156评估软件，点击桌面左下角的“开始”按钮，依次选择“程序”、“Analog Devices”、“AD7156 Evaluation Software”，然后选择“AD7156EB”运行软件。若软件与评估板正确连接，会出现相应窗口，软件窗口右上角的USB指示灯变绿，AD7156评估板上标有RUN的LED约1秒闪烁一次。

数据采集窗口

• 重置：点击“Reset”，软件访问AD7156寄存器地址0xBF以重置器件。
• 演示设置：点击“Demo Setup”，将AD7156配置为默认设置。
• 设置：点击“Setup”，打开AD7156设置窗口，可访问AD7156的设置。
• 数据记录到文件：点击“Log data to file”，软件可将采集的数据记录到文本文件中，以ASCII制表符作为分隔符，便于导入数据处理工具（如Microsoft® Excel）。
• 开始采集：点击AD7156评估软件窗口中的绿色“Start Acquisition”按钮，开始数据采集。评估板上标有RUN的LED亮起，软件窗口右上角的RUN指示灯变红，软件中的图表开始显示测量数据。
• 图表：图表可显示多达65,536个样本的数据历史。可修改图表外观，例如关闭自动缩放时输入最小和最大数字来修改刻度。将光标放在图表上右键点击，可打开图表子菜单进行不同的图表设置。点击“Clear Graphs”可清除图表和图表历史。
• 数据格式和单位：显示屏以十六进制代码显示从AD7156读取的数据，并转换为皮法（pF）。图表可显示十六进制代码或转换后的皮法数据，点击“Display pF”可在两种模式之间切换。

设置窗口

• 寄存器字段：设置窗口的寄存器部分（窗口左侧）显示每个AD7156寄存器的地址、寄存器名称和当前十六进制内容。
• 重置：点击“Reset”，软件访问AD7156寄存器地址0xBF以重置器件。
• 演示设置：点击“Demo Setup”，将AD7156配置为默认设置。
• 写入：点击“Write”，评估软件将设置窗口中显示的当前设置写入AD7156寄存器。
• 读取：点击“Read”，评估软件读取AD7156寄存器的当前内容，并在设置窗口中更新显示。
• 保存到文件：点击“Save to File”，打开窗口可将当前设置保存到文本文件。
• 从文件读取：点击“Read from File”，打开窗口可从文本文件读取之前保存的设置。
• Vdd：Vdd框可在1.8 V至3.6 V的指定范围内设置AD7156的电源电压，默认设置为3.3 V。
• 确定：点击“OK”，评估软件将当前设置写入AD7156寄存器，设置窗口关闭，软件返回数据采集窗口。
• 取消：点击“Cancel”，评估软件将设置窗口打开时缓冲的寄存器设置写入AD7156寄存器，设置窗口关闭，软件返回数据采集窗口。

操作模式

模式选择

Mode框可将AD7156置于以下操作模式：

• 待机模式（空闲）：器件完全上电，但不进行任何转换。
• 连续转换：器件在启用的通道上反复进行转换。若启用两个通道，器件会在它们之间顺序切换。
• 单次转换：器件在启用的通道上进行单次转换。若启用两个通道，器件在每个通道上各进行一次转换，完成转换后进入待机模式（空闲）。
• 掉电模式：除数字接口外，关闭片上电路的电源。

阈值模式

• 自适应模式：阈值动态调整，可指示快速变化（如物体靠近电容式接近传感器），消除通常由环境变化（如湿度或温度）引起的输入（传感器）电容的缓慢变化。
• 固定模式：阈值固定为定义值，当输入数据越过固定阈值时，指示输入电容的变化。
• 负阈值：设置在平均值以下，用于预期电容输入有负变化的情况。当输入数据低于阈值时，指示输入变化。
• 正阈值：设置在平均值以上，用于预期电容输入有正变化的情况。当输入数据高于阈值时，指示输入变化。
• 窗口内阈值：有两个阈值，一个高于平均值，一个低于平均值。只要输入数据在阈值窗口内，输出保持高电平。当输入数据高于正阈值或低于负阈值时，输出低电平指示输入变化。
• 窗口外阈值：有两个阈值，一个高于平均值，一个低于平均值。当输入数据高于正阈值或低于负阈值时，指示输入变化。

电容输入设置

AD7156有两个电容输入通道，可通过I2C兼容接口独立设置。

• 通道启用：Ch1和Ch2框可分别启用或禁用电容输入通道。
• 电容范围：Cin Range框可选择每个通道的电容输入范围：4 pF、2 pF、1 pF或0.5 pF。
• 迟滞：Hysteresis框可在自适应模式下启用或禁用阈值迟滞，迟滞固定为阈值灵敏度的±¼，可进行开或关的编程。
• 阈值灵敏度：Threshold Sensitivity框可设置定义的灵敏度，它表示数据平均值与阈值之间的代码距离，是12位CDC满量程范围0xA000代码（d40944）中低8位的固定部分，因此每个电容输入范围对应不同的电容输入值。
• 超时设置：Timeout Approaching框和Timeout Receding框可设置自适应平均值和阈值适应输入电容快速且看似永久性变化的时间，以确保事件发生后正常运行。超时所需的转换周期数(N{C})可通过公式[N{C}= Roundup left(frac{2^{16}-1}{2^{15 - P+1}-1}right)]计算，其中P为寄存器半字节的值。
• 平均时间常数：Average Time Constant框可确定移动平均值对电容输入数据变化的调整速度。自适应阈值算法基于之前CDC输出数据的平均值，计算公式为[Average (N)= Average (N - 1)+frac{Data(N)- Average (N - 1)}{2^{ThrSetting +1}}]
• CapDAC设置：CapDAC框可启用补偿输入电容偏移（非变化）的CAPDACs。CapDAC Auto框启用autoDAC功能，确保数据输入保持在所选电容输入范围的25%至75%之间。CapDAC Value框包含autoDAC设置的当前CAPDAC值，当autoDAC功能禁用时，也可手动设置该值。

其他信息

评估板原理图和布局

文档中提供了AD7156评估板的模拟部分和数字部分的原理图，以及布局和丝印图，方便工程师进行硬件设计和调试。

物料清单和订购信息

详细列出了评估板的物料清单，包括各个组件的型号、数量和制造商等信息。订购型号为EVAL - AD7156EBZ，其中Z表示符合RoHS标准的部件。

ESD注意事项

AD7156是静电放电（ESD）敏感器件，尽管产品具有专利或专有保护电路，但高能量ESD仍可能对器件造成损坏。因此，应采取适当的ESD预防措施，以避免性能下降或功能丧失。

通过以上介绍，相信电子工程师们对AD7156评估套件有了更全面的了解。在实际应用中，你是否遇到过类似评估套件使用的问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。