EVAL - ADE7903EBZ评估套件使用指南

在电子设计领域，准确评估芯片性能是非常重要的环节。今天要给大家介绍的是EVAL - ADE7903EBZ评估套件，它能帮助我们对ADE7903 Σ - Δ ADC进行全面评估。

文件下载：EVAL-ADE7903EBZ.pdf

1. 套件特性与内容

1.1 特性

• 这是一款功能齐全的ADE7903评估板，可与EVAL - SDP - CB1Z系统演示平台（SDP - B）配合使用，实现PC控制。
• 配备PC软件，用于控制和数据分析（包括时域和频域），还具备独立运行能力。

1.2 套件内容

• 包含EVAL - ADE7903EBZ评估板。

1.3 额外设备需求

• 需要单独订购EVAL - SDP - CB1Z，它附带USB电缆。
• 还需要1个电流传感分流器、精密电流和电压信号源、迷你夹子。
• 一台运行Windows XP SP2、Windows Vista或Windows 7且带有USB 2.0端口的PC。

1.4 在线资源

• 文档：有ADE7903数据手册和EVAL - ADE7903EBZ用户指南。
• 所需软件：可从产品页面下载ADE7903评估软件。
• 设计和集成文件：包括原理图、布局文件和物料清单。

2. 评估板硬件

2.1 概述

要评估ADE7903，需将评估板和SDP - B板连接在一起。EVAL - ADE7903EBZ评估板上有一个ADE7903 ADC，可用于独立ADC评估或作为单相电表实现示例。评估板通过120针连接器与EVAL - SDP - CB1Z SDP - B Blackfin®板连接。SDP - B板由Blackfin ADSP - BF527微控制器组成，负责处理从PC到评估板上ADE7903设备的所有通信。

2.2 上电操作

接口板通过连接到PC的USB电缆获取电源。3.3 V稳压器为SDP - B板微控制器供电，并通过隔离屏障为评估板上的ADE7903 ADC供电，无需额外电源。

2.3 模拟输入

2.3.1 电流传感输入

ADE7903在其IP和IM引脚测量分流器两端的电压。电流输入结构中，R8、R9、R20和R21是0 Ω电阻，在实际电表板上无需实现。R15/C12和R16/C15 RC网络是抗混叠滤波器，默认截止频率为4.8 kHz（1 kΩ/33 nF），可通过更换评估板上的组件轻松调整。E1、E2和E3铁氧体磁珠用于过滤可能引入导线的高频噪声。ADE7903的IP和IM引脚的绝对最大电压为±2 V，D3和D6二极管保护这些引脚免受大于±1 V的电压影响。IP引脚允许的最大信号电平为±0.03125 V峰值，信号范围相对于AGND_ADC不得超过±0.03125 V。分流器连接在IP_IN和IMIN测试引脚之间，分流器的最大值由每相要测量的最大电流决定，计算公式为[R=frac{31.25 × 10^{-3}}{sqrt{2}} × frac{1}{I{I S}}]，其中(frac{31.25 × 10^{-3}}{sqrt{2}})是ADC输入接受的满量程电压的均方根值，(I_{FS})是要测量的最大电流，即满量程电流。

2.3.2 相电压传感输入

EVAL - ADE7903EBZ评估板上的相 - 中性电压输入连接可直接连接到GND和V1P_IN测试点之间的线电压源。这些电压在提供给ADE7903之前，使用简单的电阻分压器网络进行衰减。电压通道上的衰减网络设计为使网络的截止频率（3 dB频率）与电流通道输入中的抗混叠滤波器相匹配，以防止在低功率因数下出现大的能量误差。ADE7903的V1P和VM引脚的绝对最大电压为±2 V，D1、D7、D4和D9二极管保护这些引脚免受大于±2 V的电压影响。V1P引脚允许的最大信号电平为±0.5 V峰值，信号范围相对于GND不得超过±0.5 V。E4和E5铁氧体磁珠用于过滤可能引入导线的高频噪声。

2.3.3 辅助电压传感输入

评估板上的辅助电压输入连接可直接连接到V2P_IN和GND之间的线电压源，其连接方式与相电压传感输入的V1P_IN路径类似。

2.3.4 VDD和接地引脚管理

ADE7903封装有四个接地引脚（GND）：引脚2、引脚10、引脚11和引脚20。引脚11（GND）必须在封装外部连接到引脚2或引脚10（GND），引脚19（VDD）必须在封装外部以最短路径直接连接到引脚1（VDD），因为它们内部未连接。VDD引脚上的C1A、C2A和C4A去耦电容连接到最近的接地引脚，模拟LDO引脚和电压参考引脚上的去耦电容C5A、C6A、C13A和C14A必须与VDD电路分开，并连接到接地（引脚10）。

2.4 设置为电表

图8展示了EVAL - ADE7903EBZ评估板的典型设置，以单相2线配电系统的电表为例。使用分流器感测相电流，线电压直接连接到板上，板由PC通过USB电缆提供的一个电源供电。ADE7903可与ADE7913/ADE7912在单相系统中配合使用，必要时监测线路和中性线。在不需要与中性线隔离的替代应用中，ADE7903可与三个ADE7913/ADE7912设备一起用于三相配电系统的中性线。要评估ADE7913，可参考其产品页面。此外，评估板也可以通过P8连接器与另一块板上的不同微控制器连接，此时SDP - B Blackfin板将不再使用。

3. 评估板软件

3.1 驱动安装

首次使用ADE7903评估工具时，需要安装驱动程序以实现成功通信。驱动程序SDPDriversNET.exe可在评估软件包的SDP驱动文件夹中找到。安装步骤如下：

1. 当安装向导出现时，点击“下一步”，并按照安装说明操作。
2. 安装完成后，点击“完成”关闭窗口。 连接USB电缆后，Windows会自动检测设备并找到正确的驱动程序。

3.2 软件安装与卸载

ADE7903评估软件包含在评估软件包中，它是基于LabVIEW的程序，需要安装。首次在PC上使用评估软件之前，运行安装程序，该程序可在installation_files文件夹中找到。如果PC上有LabVIEW 2010的副本，可执行文件在executable文件夹中，LabVIEW源文件在LabView_projectsource文件夹中。

• 安装：双击installation_filessetup.exe启动安装程序，它会自动安装所有软件组件，包括卸载程序，并创建所需的目录。
• 启动：通过“开始”>“程序”>“ADE7903评估软件”并点击“ADE7903评估软件”来启动软件。
• 卸载：可以使用控制面板中的“添加/删除程序”选项卸载ADE7903评估软件程序和NI运行时引擎。在安装新版本之前，需要先卸载旧版本。

3.3 主窗口

软件启动后，主窗口打开，分为左侧的主菜单和右侧用于验证PC是否连接到SDP - B板的框。软件会自动检测SDP - B Blackfin板，如果端口检测成功，右侧框将显示“Connected”。功能菜单位于窗口顶部，可用于在不同主菜单选项之间导航。

3.4 评估软件功能

3.4.1 启动ADE7903

软件自动以默认设置启动ADE7903 ADC，ADC数字低通滤波器的带宽设置为3.3 kHz，ADC输出频率设置为8 kHz，CLKOUT/DREADY引脚设置为以输出频率生成DREADY信号以指示ADC数据准备好，次级电压通道设置为从V2P输入读取而非温度传感器。用户可以在窗口右侧的框中选择不同的设置，点击“Configure”更新设置。“CONFIG”寄存器框显示当前CONFIG寄存器的值，可用于验证对ADE7903所做的更改。“Lock Registers”按钮可用于保护ADE7903中的配置寄存器，点击该按钮会直接写入锁定寄存器（0xA），寄存器受保护时，右侧的框会变灰，“Lock Registers”指示灯亮起。建议在评估时禁用寄存器保护。

3.4.2 波形采样

要显示波形，需在“Accumulation Time (ms)”框中输入采集时间（以毫秒为单位），选择要可视化的ADE7903通道（电流、电压1和电压2），点击“Capture”在绘图上显示波形。数据采集后，可修改通道复选框以显示不同的波形组合。SDP - B Blackfin板使用ADE7903 DREADY信号作为中断来采集波形样本，绘图上方的蓝色条显示采集进度。要将波形保存到文件，点击“Save File To”下方的文件夹图标选择保存文件夹，然后点击“Save As .txt”保存波形数据。文件名为ADE7903_WAVEFORM_xxxx.txt，包含时间、电流通道、电压通道1和电压通道2的原始数据，文件以分号（;）分隔，可轻松导入电子表格。还可以通过绘图区域左下角的按钮进行绘图的平移和缩放。将“Select Analysis”开关从“Waveforms”切换到“FFT”可启用傅里叶分析，此时可选择窗函数（Hanning、Blackman - Harris或无），并设置各种FFT参数，程序会计算并显示ADC的SNR、THD、SINAD、SFDR等规格。

3.4.3 温度测量

通过“Temperature Sensor Select”开关控制ADE7903测量V2通道输入还是温度传感器。选择温度传感器后，可在“CONFIG”指示框中看到CONFIG寄存器的新值。点击“Read”按钮可读取温度传感器或V2电压的值，并显示在“V2/Temperature Reading”中，同时显示存储在ADE7903中的温度偏移值（该值不可更改）。在“MCU Calculations”区域，软件会使用数据手册中推荐的带有温度增益校正和温度偏移校正的方程，在“Temperature [deg C]”框中获取摄氏度温度读数，用户可以修改增益和偏移校正值。

3.4.4 读写寄存器

通过窗口右侧的框并点击“Write”或“Read”，可以访问评估板上ADE7903的每个寄存器。可以通过地址或寄存器名称，通过“Data to Write to Register”和“Data to Read from Register”字段访问寄存器。

3.4.5 复位ADE7903

从主菜单点击“Reset the ADE7903”可复位设备，会出现确认窗口，点击“OK”返回主菜单。

4. 注意事项

4.1 ESD注意

ADE7903是静电放电（ESD）敏感设备，带电设备和电路板可能会在无检测的情况下放电。尽管产品具有专利或专有保护电路，但高能量ESD仍可能对设备造成损坏，因此应采取适当的ESD预防措施，避免性能下降或功能丧失。

4.2 法律条款和条件

使用评估板即表示同意相关协议，除非已购买评估板，否则适用本协议。评估板仅供评估使用，用户不得将其出租、租赁、展示、销售、转让、分配、再许可或分发，也不得允许第三方访问。评估板的所有权归ADI所有，用户不得披露或转让评估板的任何部分。用户不得拆解、反编译或逆向工程评估板上的芯片，若评估板发生损坏或进行修改，需告知ADI。ADI可随时终止协议，用户需归还评估板。评估板“按原样”提供，ADI不做任何保证，ADI的总责任限于100美元。用户不得直接或间接将评估板出口到其他国家，需遵守美国联邦出口法律和法规。协议受马萨诸塞州法律管辖。

大家在使用EVAL - ADE7903EBZ评估套件时，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的使用技巧呢？欢迎在评论区分享。