探索AD7747电容数字转换器评估板：功能、应用与使用指南

在电子工程师的日常工作中，评估板是验证和开发新器件的重要工具。今天我们要深入了解的是Analog Devices的EVAL - AD7747评估板，它专为AD7747 24位电容数字转换器设计，为我们提供了一个全面评估和应用该芯片的平台。

文件下载：EVAL-AD7747EBZ.pdf

一、AD7747芯片概述

AD7747是一款高分辨率的Σ - Δ电容数字转换器（CDC）。它具有以下显著特点：

1. 高分辨率：24位无丢码，在16.6 Hz数据速率下有效分辨率达18位。
2. 高线性度：±0.01%的线性度，保证了测量的准确性。
3. 高精度：±4 fF的工厂校准精度。
4. 宽电容输入范围：±8 pF（可变），能接受高达17 pF的绝对电容（不可变），并通过片上数模电容转换器（CAPDAC）进行补偿。
5. 片上温度传感器：分辨率为0.1°C，精度为±2°C。
6. 集成度高：片上电压基准和时钟发生器，在大多数电容传感器应用中无需外部组件。
7. 接口简单：采用2线I²C兼容串行接口，工作于单3 V或5 V电源，适用于 - 40°C至 + 125°C的汽车温度范围，封装为16引脚TSSOP。

二、评估板特点与应用

特点

1. 全功能评估：提供了对AD7747的全面评估功能。
2. PC评估软件：配套的PC评估软件，方便对AD7747进行控制和测量。
3. USB接口：配备USB接口和电缆，便于与PC连接。

应用

1. 性能评估：用于评估AD7747的各项性能指标。
2. 系统集成：为将AD7747集成到系统设计中提供平台。

三、评估板硬件

电源供应

评估板可通过USB连接器J1的5 V电源供电，该5 V电源可直接为AD7747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稳压电源。此外，还可通过J2使用外部3 V或5 V电源为AD7747供电。

I²C接口配置选项

1. 默认配置：LK2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AD7747，方便使用PC软件进行评估。
2. 外部连接 - USB：用户可将自己的特定AD7747应用板连接到LK2的引脚6和引脚8，将评估板仅作为USB - I²C数字接口，结合PC评估软件评估应用硬件。
3. 外部连接 - AD7747：将客户特定的外部微控制器板连接到LK2的引脚5和引脚7，利用评估板上的AD7747 CDC作为传感设备进行软件开发。

连接器

评估板上有四个与AD7747操作相关的SMB连接器，其功能如下：	连接器	功能
CIN1+	用于输入AD7747的CIN1+电容输入信号。
CIN1−	用于输入AD7747的CIN1−电容输入信号。
GND	连接到AD7747评估板的模拟接地平面，电容输入信号的接地端应连接到此连接器。
AC - SHLD	提供AD7747的AC - SHLD信号。

此外，还有标记为LK1至LK3的跳线，可灵活配置评估板的使用，具体设置如下：	链接	默认	描述
LK1	3.3 V	用于选择AD7747的电源。LK1在5.0 V位置选择USB连接器J1的5 V电源；在3.3 V位置（默认）选择板载ADP3303稳压器的3.3 V输出；在V_EXT位置选择通过J2提供的外部电源。
LK2	SDA, SCL, RDY链接	10引脚（2 × 5）直插式跳线，方便访问电源线（AVDD, AGND, DVDD, DGND）、2线串行接口信号（SDA和SCL）以及数据就绪信号（RDY）。
LK3	AC - SHLD	3引脚单行跳线，可将CIN1+、CIN1−和GND SMB连接器连接到AC - SHLD或模拟接地。

四、评估板使用步骤

连接评估板

评估板通过标准USB连接器J1与PC的USB端口连接，随评估板提供标准USB连接器电缆。在连接评估板到PC之前，必须先安装AD7747评估板软件（使用随附的AD7747评估套件CD）。连接后，评估板上的绿色POWER LED应亮起，PC会自动识别为AD774x评估板，按照屏幕提示完成安装。

配置评估板

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GND的SMB连接器。然后使用AD7747评估软件配置AD7747的操作模式。

运行评估软件

1. 选择“开始菜单”>“程序文件”>“Analog Devices AD7747 Evaluation SoftwareAD7747”，默认显示“实时”选项卡。
2. 点击“快速设置”按钮，启用电容输入通道，设置更新速率，并将器件置于连续转换模式，以便直接测量跨CIN1+/CIN1−和GND SMB连接器的电容。
3. 点击“设置”按钮，可进行更详细的设置，包括启用电容通道和电压/温度通道，配置CAP DACs和AD7747的操作模式。也可选择“寄存器”按钮查看详细的寄存器映射和当前用户设置。
4. 点击“确定”返回“实时”选项卡。
5. 在未连接电容到评估板的情况下，点击“开始”，采集的样本将以图形方式实时显示，同时以十六进制和电容格式显示。此时电容读数应约为0 pF。
6. 点击“停止”停止显示数据。

噪声分析

1. 在电容通道1的快速设置仍有效的情况下，选择“分析”选项卡，显示分析选项。
2. 输入所需的样本数量，点击“开始”按钮。采集样本后，可将其显示为波形或直方图，并在屏幕右侧显示与采集样本集相关的平均值、均方根噪声、峰 - 峰噪声、均方根分辨率和峰 - 峰分辨率等数据，这些数据可显示为代码、电容或用户配置的单位。
3. 选择“文件”>“保存二进制数据”，选择保存数据的目录和文件名（默认文件名为Binary Data.txt）。

保存用户配置

1. 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（默认文件名为Settings.txt），保存的内容包括用户单位、用户偏移、用户范围以及寄存器选项卡上显示的完整寄存器映射。
2. 若要重新加载这些设置，选择“文件”>“加载设置”，默认选择之前保存在Settings.txt中的用户配置。注意，必须先保存配置才能加载。

五、注意事项

评估板仅用于器件评估，不适用于生产目的。它按“原样”提供，不提供任何形式的保证。此外，AD7747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，相信大家对EVAL - AD7747评估板有了更深入的了解。在实际应用中，我们可以根据具体需求灵活配置和使用该评估板，充分发挥AD7747的性能优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。