R1和R2电阻值选择

选择R1值为100 kΩ。在以下公式中，计算R2的电阻值，并将其向下舍入为标准E96系列电阻中的下一值，这个公式是对公式3重新排列，以求解R2的值。注意，任一电阻（R1或R2）值的小幅变化都可导致范围扩展因数的大幅变化。

 

因此，

电阻值（R1为100 kΩ，R2为118 kΩ）被用于使用公式3来计算具体的范围扩展因数：

 

因此，可以使用公式5计算动态电容输入范围：

 

，或约为±50 pF。

 

所需的CAPDAC设置

AD7746包含CAPDAC，可用于补偿传感器元件的大电容。对于AD7746，CAPDAC的满量程最小值为17 pF，典型值为21 pF。因此，对于给定的CAPDAC设置，电容可能会因器件不同而有很大差别。其原因在于，AD7746片内电容可能会随各批次所采用的生产工艺不同而有所变化。不过，片内电容之间的比率变化非常小。

AD7746电容输入经过出厂校准，增益校准(GAIN_CAL)存储在电容增益校准寄存器(0xF)中。存储在电容增益校准寄存器中的校准因数可以通过公式6计算得出：

 

其中：

F_{GAIN_CAL}表示增益校准因数

GAIN_CAL表示数字码值，存储在电容增益校准寄存器(0xF)中

考虑采用出厂编程值0x69（十六进制）或105（十进制）的特定器件。增益校准因数为：

 

内部基准电压源电容[GL1] (C_REF)可定义为AD7746的允许满量程输入电容与增益校准因数(F_{GAIN_CAL})的乘积，C_REF的值可使用公式7计算得出：

 

设计AD7746时，保证满量程CAPDAC电容(C_CAPDAC)与内部基准电压源电容[GL2] 之间的比值为3.2。所以，CAPDAC的满量程可以使用公式8计算得出：

 

电路描述

 在本例中，C_CAPDAC为：

 

1LSB的电容可以使用公式9计算得出：

 

在本例中，C_{LSB_CAPDAC}为：

 

范围扩展电路确保检测电容内的电荷转移始终在AD7746的输入范围内。当CAPDAC从CIN1±或CIN2±输入端的检测电容中获取电荷时，被检测的电容下降。这个被检测电容(C_{DAC_EFF})用于补偿传感器的大电容。CAPDAC电容的1个LSB表示对检测电容的补偿，使用公式10进行计算：

 

在本例中，C_{DAC_EFF}为：

 

所需的CAPDAC设置可以使用公式11计算得出：

 

其中：

DAC_SET表示7位数字码DAC值

C_SENSOR表示需要范围扩展的基本电容。

C_SENSOR表示中等范围，具有±动态范围的幅值

得出的输入电容范围为C_SENSOR ±动态范围。

 

其中0x26是一个7位DAC值(0010 0110)

第8位是DACAENA位，需要使能，设置为1，以将CAPDACA连接到电容输入。产生的字节是1010 0110，这相当于0xA6十六进制值，该值可以写入到CAPDAC A寄存器(0xB)中，以得出47 pF中等范围值。

所以，新扩展输入范围为(47 pF ± 50 pF) ≈ -3 pF至97pF。

 

系统性能

图7显示在11ms转换时间(91sps)模式下，没有外部电容连接到模拟输入（CIN和EXC引脚）的CN0552 CDC的典型噪声直方图。根据10个不同的给定数据集，得出所需的平均RMS噪声值为85.4 aF。

 

图7.AD7746噪声，11ms转换时间模式

 

常见变化

eval-CN0552-PMDZ使用双输入通道CDC AD7746。如果只需单个输入通道，可使用AD7745。两款芯片均针对浮地电容传感器而设计。

若需一块极板接地的电容传感器，推荐使用AD7747 。

 

电路评估与测试

开始使用

本节介绍使用CN-0552测试和测量电容材料的设置和步骤。有关更多信息，请参阅CN-0552用户指南。

 

图8.eval-CN0552-PMDZ顶视图

 

设备要求

►          eval-CN0552-PMDZ参考设计板

►          eval-ADICUP3029开发板

►          The ADuCM3029_demo_cn0552.hex文件

►          两个2-pF电容

►          一根micro-USB至USB-A电缆

►          带USB/端口的PC/笔记本电脑

►          PC/笔记本电脑中安装的IIO示波器应用程序

 

功能框图

图9所示为CN-0552测试设置的功能框图。

 

图9.测试设置功能框图

 

设置和测试

要测试该板，请执行以下步骤：

1.    将eval-CN0552-PMDZ连接至eval-ADICUP3029的母端子板(P9)。参见图10。

图10.eval-CN0552-PMDZ连接至eval-ADICUP3029

2. 将USB-A型连接器插入PC，将micro-USB连接器插入eval-ADICUP3029。

3. 将aducm3029_demo_cn0552.hex固件刷到eval-ADICUP309上。

4. 将两个2pF电容连接到个电容的EXCA和CIN(+)引脚，连接到第二个电容的EXCB和CIN(-)引脚。

5. 按下eval-ADICUP3029的复位按钮。

6. 打开IIO示波器应用。根据器件设置序列号。按刷新按钮，在显示“ad7746”后，按连接。参见图11

 

图11.IIO示波器连接面板

7. 在DMM选项卡上，在器件模块下选择“ad7746”，然后按“所有通道”按钮，显示所有部件属性，然后按播放按钮，如图12所示。

 

电路评估与测试

 

图12.IIO示波器DMM选项卡

 

ESD警告

ESD（静电放电）敏感器件。带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。

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