AD7746评估板：电容测量与评估的得力工具

一、引言

在电子工程领域，对于电容测量与评估的需求日益增长。AD7746评估板作为一款功能强大的工具，为工程师们提供了便捷的解决方案。本文将详细介绍AD7746评估板的特点、应用、硬件与软件方面的内容，帮助工程师更好地了解和使用该评估板。

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二、AD7746评估板特点

2.1 全方位评估功能

AD7746评估板是针对AD7746的全功能评估板，搭配PC评估软件，可实现对AD7746的控制与测量。此外，套件中还配备了USB接口和电缆，方便与PC进行连接。

2.2 丰富的应用场景

该评估板可用于电容长度传感器演示，帮助工程师直观地观察电容变化与长度之间的关系；也能用于AD7746的性能评估，让工程师全面了解该器件的各项性能指标；同时，它还是将AD7746集成到系统设计中的理想平台。

三、AD7746器件介绍

3.1 高分辨率电容转换

AD7746是一款高分辨率电容数字转换器（CDC），能够直接连接待测量的电容到设备输入。其架构具有高分辨率（24位，无丢失码，最高可达21位有效分辨率）、高线性度（0.01%）和高精度（±4 fF工厂校准）的特点。电容输入范围为±4 pF（可变），能接受高达17 pF的共模电容（不变），并可通过片上可编程数模电容转换器（CAPDAC）进行平衡。

3.2 双电容输入通道

AD7746拥有两个电容输入通道，每个通道可配置为单端或差分模式，适用于浮动电容传感器。对于一端接地的电容传感器，推荐使用AD7747。

3.3 片上温度传感器及其他特性

片上温度传感器分辨率为0.1°C，精度为±2°C。片上电压基准和时钟发生器使大多数电容传感器应用无需外部组件。此外，该器件还有标准电压输入，结合差分参考输入，便于与外部温度传感器（如RTD或二极管）接口。

四、评估板硬件

4.1 电源供应

评估板通过USB连接器（J1）的5 V电源供电，由LED D1（POWER）指示。5 V电源可直接为AD7746供电，也可使用板载ADP3303高精度、低功耗、3.3 V输出电压调节器提供的3.3 V稳压。此外，还可通过J2使用外部3 V或5 V电源为AD7746供电。

4.2 I2C接口配置选项

评估板允许通过LK2重定向I2C信号（SDA和SCL）来实现不同的数字接口配置：

• 默认配置：LK2的SDA、SCL和（RDY）位置的链接将USB微控制器作为I2C总线主设备连接到板载AD7746，便于结合PC软件使用评估板。
• 外部连接 - USB：用户可将特定的AD7746应用板连接到LK2的4、6、8引脚，利用PC评估软件，将评估板作为USB - I2C数字接口来评估应用硬件。
• 外部连接 - AD7746：将客户特定的外部微控制器板连接到LK2的3、5、7引脚，可用于软件开发，此时评估板上的AD7746 CDC作为传感设备。

4.3 USB连接器与插座

使用标准USB连接器（J1）将评估板连接到PC的USB端口，套件中包含标准USB连接器电缆。评估板与PC之间通过USB接口通信，由板载USB控制器控制。评估板有四个已安装的插座，分别为EXCA（P1）、EXCB（P2）、CIN1−（P3）和CIN1+（P4），用于连接电容输入信号。此外，还可使用未安装的通孔焊盘（AIN+、AIN−、REF+和REF−）连接模拟电压输入通道、外部温度传感器和外部电压参考。

五、评估板软件

5.1 软件安装

在将AD7746评估板连接到PC之前，需完成软件安装：

1. 将AD7746评估套件CD插入PC的CD - ROM驱动器，若安装向导未自动启动，可运行CD中的Setup.exe。
2. 按照评估软件安装向导的步骤完成安装。
3. 使用评估套件中的USB电缆将评估板连接到PC的USB连接器，评估板上的POWER LED亮起，PC上自动启动“找到新硬件向导”。
4. 按照“找到新硬件向导”窗口的步骤操作，若出现软件未通过Windows® Logo测试的消息，点击“继续Anyway”。
5. 继续按照“找到新硬件向导”窗口的步骤完成安装。

5.2 评估板配置

评估板初始配置允许用户将任何电容输入直接连接到AD7746设备的CIN1。可将电容输入的一端连接到标记为CIN1+或CIN1−的SMB连接器，另一端连接到标记为EXCB的SMB连接器。AD7746的第二个电容通道CIN2用于板载电容长度传感器演示。若要禁用该演示，断开两个0 Ω SMD电阻R1和R2，然后可将任何电容传感器直接连接到AD7746的CIN2。

5.3 软件使用入门

运行AD7746评估板软件的步骤如下：

1. 从“开始”菜单选择“程序文件”>“Analog DevicesAD7746评估软件”，打开AD7745/AD7746评估软件窗口，默认打开“实时”选项卡。
2. 点击“长度演示（CH2）”按钮，启用电容通道2的单端模式连续转换，启用EXCA作为激励输出引脚，设置更新速率并初始化CAPDAC A，弹出电容长度传感器演示窗口。
3. 滑动评估板上的尺子，屏幕上会同步显示，窗口右侧会显示代码、电容和长度（英寸或毫米），这些值会随尺子滑动而变化。
4. 点击“0 mm/0英寸校准”按钮移除尺子。
5. 点击“51 mm/2英寸校准”按钮将尺子置于51 mm/2英寸标记处，完成校准。注意，当尺子长度超过80 mm时，由于输入电容范围（±4 pF）超出，演示无法再测量尺子长度。
6. 点击“BACK”返回“实时”选项卡。

5.4 设置窗口与用户单位设置

运行电容长度传感器演示熟悉软件后，可进行软件设置：

• 设置窗口：在“实时”选项卡上点击“设置”，弹出设置窗口，可配置电容通道、电压/温度通道、激励源输出引脚、CAPDACs和AD7746操作模式。设置窗口反映电容长度传感器演示期间建立的设置。点击“确定”返回“实时”选项卡。
• 用户单位设置：在“实时”选项卡上点击“用户单位设置”，弹出用户单位设置窗口，可配置反映连接到所选电容输入的电容传感器性质和灵敏度的单位。点击“确定”返回“实时”选项卡，点击“START”开始采集数据，数据以图形、十六进制格式和电容值显示，移动尺子时数据实时更新，“用户单位”字段显示尺子长度（mm）。点击“STOP”停止数据显示，点击“快速设置（CH1）”启用电容通道1，启用EXCB作为激励输出引脚，使器件进入连续转换模式。

5.5 噪声分析与配置保存

• 噪声分析：在电容通道1的快速设置仍有效的情况下，点击“分析”选项卡，输入所需样本数并点击“START”，样本收集后可显示为波形或直方图，窗口右侧的“分析（代码）”框会显示与收集样本集相关的平均值、RMS噪声、峰 - 峰噪声、RMS分辨率和峰 - 峰分辨率值，这些值可显示为代码、电容或用户配置单位。可选择“文件”>“保存二进制数据”保存收集的样本。
• 配置保存与加载：可保存配置并在以后重新加载。选择“文件”>“保存设置”，选择保存当前用户配置的目录和文件名（默认文件名是Settings.txt），用户单位、用户偏移和用户范围以及完整的寄存器映射将被保存。若要重新加载设置，选择“文件”>“加载设置”。

六、总结

AD7746评估板为工程师提供了一个全面、便捷的平台，用于电容测量与评估。其丰富的硬件配置和功能强大的软件，能够满足不同应用场景的需求。无论是进行电容长度传感器演示，还是对AD7746进行性能评估和系统集成，该评估板都能发挥重要作用。在使用过程中，工程师需注意静电放电（ESD）防护，以确保器件性能稳定。大家在实际使用中是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。