AD7195评估板使用指南：从硬件到软件的全面解析

在电子设计领域，准确高效的模拟到数字转换至关重要。AD7195作为一款4.8 kHz、超低噪声、24位Σ - Δ模数转换器（ADC），为低频测量应用提供了完整的模拟前端解决方案。今天，我们就来深入了解一下其评估板的使用方法。

文件下载：EVAL-AD7195EBZ.pdf

评估板特性与概述

特性亮点

AD7195评估板功能丰富，支持使用微控制器和LCD显示器的独立接口，还可通过USB接口利用PC软件对AD7195进行控制。同时，它具备多种连接选项，为开发者提供了极大的便利。

基本介绍

AD7195是一款适用于低频测量的完整模拟前端，拥有两个差分输入和四个伪差分输入，集成了低噪声仪表放大器、参考检测和低侧电源开关。在使用评估板时，建议结合AD7195的数据手册一同参考。

评估板硬件详解

电源供应

评估板提供多种电源供应选项：

• USB供电：通过USB连接器J51提供5 V电源，可直接为AD7195供电，此时Link J1应置于5 V USB位置；也可使用板载ADP3303 - 3将5 V调节为3.3 V为AD7195供电，Link J1置于3.3 V位置。
• 9 V电源：可使用9 V电池（B1）或外部9 V直流电源连接到J31，通过板载ADP3303 - 5将9 V调节为5 V为AD7195供电，Link J1置于5 V BAT位置。
• 外部电源：可通过J10接入外部电源，Link J1置于EXT位置。

插座功能

评估板上有五个与AD7195操作相关的插座，其功能如下：	插座	描述
REF +	微型BNC（SMB）连接器，与REF - 配合为AD7195提供外部参考电压，AD7195的REFIN(+)输入电压接入此插座。
REF -	微型BNC（SMB）连接器，与REF + 配合为AD7195提供外部参考电压。
AIN1	微型BNC（SMB）连接器，用于向AIN1施加模拟输入信号。
AIN2	微型BNC（SMB）连接器，用于向AIN2施加模拟输入信号。
MCLK	微型BNC（SMB）连接器，可通过此插座为AD7195提供外部时钟源。

噪声测试

通过Header J3可对AD7195进行噪声测试。将所有链接置于垂直位置，模拟和参考输入按特定方式接入AD7195，插入Header J3的链接可将电阻网络连接到AD7195，参考电压由AVDD提供，电阻分压器产生约(AV_{DD} / 2)的偏置电压，连接AIN1 - AIN2通道可测量均方根噪声、峰 - 峰噪声和峰 - 峰分辨率。

使用绝对参考

评估板上包含ADR421，可通过连接Header J3的链接将绝对参考连接到AD7195的REFIN引脚。

连接外部微控制器

可使用Header J2将AD7195评估板连接到外部微控制器。当所有链接就位时，AD7195连接到板载微控制器；移除这些链接后，AD7195与评估板微控制器断开连接，用户可使用接头将AD7195连接到外部微控制器。

独立模式操作

AD7195评估板可在独立模式下运行，作为直流激励的称重秤演示。AIN3 - AIN4通道为模拟输入通道，通过J4接头可连接称重传感器。需移除Header J3上的三个参考链接，将AD7195配置为更新速率4.69 Hz，增益为128，选择AIN3 - AIN4通道为活动通道。转换结果显示在LCD显示器上，LCD下方的四个按钮可用于校准称重秤系统、调整LCD对比度以及读取偏移和增益寄存器。

评估板软件使用

软件安装

在将AD7195评估板连接到PC之前，需先安装评估板软件。具体步骤如下：

1. 将AD7195评估套件CD插入PC的CD驱动器，安装向导应自动启动；若未启动，可在PC上找到CD并运行Setup.exe。
2. 选择安装目录，默认路径为C:Program FilesAnalog DevicesAD7195，安装程序将文件复制到硬盘的相关目录，并在任务栏的开始菜单中创建程序组。
3. 安装完成后，双击AD7195图标启动程序。

评估板配置

1. 使用评估套件中包含的USB电缆将AD7195评估板连接到PC的USB连接器，评估板上的POWER LED应亮起，PC上应自动启动新硬件向导。
2. 按照向导步骤完成安装。

软件使用

通过点击Windows开始按钮，选择All Programs > Analog Devices > AD7195 > AD7195 evaluation software启动软件。该软件允许用户配置AD7195、采集样本并分析数据。

主窗口

主窗口包含菜单栏和多个按钮，各部分功能如下：

• 菜单栏：
  • File：可将当前数据集写入文件以供后续使用、记录采集的数据并退出程序。
  • Board：可更改LCD显示器的对比度。
• 按钮：
  • Delete Data/Clear Graphs：删除图表中显示的数据。
  • ADC Reset：将AD7195重置为默认（上电）设置。
  • ADC Setup：打开ADC设置窗口，用于配置AD7195。
  • Low Noise Quick Test：访问噪声测试软件。
  • WeighScale Demo：访问称重秤演示软件。
  • User Units Setup：更改图表和直方图的显示单位。
  • Sampling：可选择连续采样或采集特定数量的样本。
  • Start Sampling：从AD7195读取样本。
• 数据部分：
  • Display Units：可选择以十六进制、十进制、伏特或用户指定的单位显示转换结果。
  • Autoscale：启用或禁用波形图的自动缩放功能。
  • X - scale：可选择固定或动态的x轴，固定x轴时需在X - scale Samples文本框中输入要显示的样本数量。
• 分析部分：
  • Channel：选择要分析的数据通道。
  • After Sampling / During Sampling：可选择在采集样本时或采集完成后处理转换结果。
  • Analyse All Samples / Analyse Last # Samples：可选择分析所有样本或指定数量的样本。

ADC设置窗口

该窗口可访问AD7195的寄存器，用户可对寄存器进行读写操作，即使未连接评估板也可作为AD7195配置工具使用。窗口包含多个按钮和部分，可对模拟输入、数字滤波器、时钟配置、电压参考等进行设置。

配置辅助工具

即使未连接AD7195评估板，也可使用评估软件作为配置辅助工具。打开软件后点击ADC Setup，忽略提示信息，即可打开ADC设置窗口，通过该窗口可确定不同配置下要写入AD7195片上寄存器的值。

低噪声快速测试

在主窗口点击Low Noise Quick Test，可快速轻松地测量AD7195的均方根噪声。软件将AD7195配置为增益128、输出数据速率4.7 Hz，选择AIN1 - AIN2通道，参考电压设置为5 V，并提供评估板链接位置的说明。完成操作后点击OK，AD7195采集100个样本，显示波形结果并分析数据，计算最大转换值、最小转换值、平均转换值、均方根噪声、峰 - 峰噪声和分辨率。

称重秤演示

在主窗口点击WeighScale Demo，可引导用户将称重传感器连接到AD7195评估板。软件自动将AD7195配置为增益128、输出数据速率10 Hz，选择AIN3 - AIN4通道和直流激励。完成操作后点击OK，评估板持续采集样本，使用20个样本一批进行数据分析，显示最大电压、平均电压、最小电压、均方根噪声和分辨率，可通过Last # Samples文本框更改处理数据的样本大小。

用户单位设置

在主窗口点击User Units Setup，可打开用户单位设置窗口，用户可定义转换结果的显示单位，如连接称重传感器时可将ADC转换结果显示为克，还可校准系统的偏移和增益误差，校准系数存储在内存中，不写入ADC的校准寄存器。

总结

AD7195评估板为开发者提供了一个全面的平台，用于探索和评估AD7195的特性。通过合理利用评估板的硬件和软件功能，开发者可以更高效地进行低频测量应用的开发。你在使用AD7195评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。