MAX5393评估系统：开启数字电位器评估新体验

在电子设计领域，评估系统对于测试和验证电子元件的性能至关重要。今天，我们就来详细了解一下MAX5393评估系统，看看它如何帮助工程师们高效地评估数字电位器。

文件下载：MAX5393EVMINIQU+.pdf

一、评估系统概述

MAX5393评估套件（EV kit）是一块经过全面组装和测试的PCB，其核心是MAX5393M 256抽头、50kΩ的双数字电位器。该电位器通过SPI兼容串行接口（或独立的3线接口）进行通信。

MAX5393EVMINIQU+评估系统则包含了MAX5393 EV套件和MINIQUSB+接口板。MINIQUSB+接口板可通过USB接口实现与PC的通信，配套的Windows 2000、Windows XP和Windows Vista兼容软件提供了专业的用户界面，方便用户操作。该软件采用菜单驱动，拥有包含按钮、跟踪条和编辑框的图形用户界面（GUI）。而且，该EV套件软件还可用于评估MAX5386M、MAX5388和MAX5391。

MAX5393 IC可以由MINIQUSB+接口板和EV套件电路产生的1.7V、2.6V、3.3V或5V电源供电，也可以使用用户提供的1.7V至5.25V直流外部电源。

二、评估系统特性

1. 宽电源电压范围

支持1.7V至5.25V的单电源操作，为不同的应用场景提供了灵活的电源选择。

2. 多种接口方式

具备PC USB到3线接口或独立3线串行接口操作，方便与不同的系统进行连接。

3. 易用的软件

提供易于使用的菜单驱动软件，兼容Windows 2000、Windows XP和Windows Vista，降低了用户的操作难度。

4. 完整组装和测试

EV套件经过全面组装和测试，用户拿到手即可直接使用，节省了开发时间。

三、订购信息

PART	TYPE
MAX5393EVMINIQU+	EV System

需要注意的是，“+”表示该产品无铅且符合RoHS标准。

四、组件列表

1. MAX5393 EV系统（MAX5393EVMINIQU+）

PART	QTY	DESCRIPTION
MAX5393EVKIT+	1	EV kit
MINIQUSB+	1	Maxim command module

该系统可评估MAX5386M/MAX5388/MAX5391/MAX5393。

2. MAX5393 EV套件（MAX5393EVKIT+）

套件包含多种电容、接头、调节器和电平转换器等组件。例如，有13个1μF、±10%、16V的X5R陶瓷电容（0603），4个0.1μF、±10%、50V的X7R陶瓷电容（0603）等。

五、快速启动

1. 所需设备

• MAX5393 EV系统
• MAX5393 EV套件
• MINQUSB+命令模块（包含USB电缆）
• 配备Windows 2000、Windows XP或Windows Vista操作系统且有空闲USB端口的PC
• 一到两个万用表

2. 操作步骤

1. 访问www.maxim-ic.com/evkitsoftware下载最新版本的EV套件软件5393Rxx.ZIP，保存到临时文件夹并解压。
2. 运行临时文件夹中的INSTALL.EXE程序安装EV套件软件，程序文件将被复制，图标会出现在Windows开始菜单的程序列表中。
3. 确保跳线正确安装，以保证EV套件正常运行。
4. 连接万用表测量MAX5393（U3）的WA和LA、WB和LB PCB焊盘之间的电压。
5. 将MINIQUSB+接口板连接到EV套件的J2和J3连接器。
6. 使用USB电缆将PC连接到MINIQUSB+接口板。首次安装USB驱动时，会弹出“Building Driver Database”窗口和“New Hardware Found”消息。若30秒内未出现类似窗口，可拔下并重新连接USB电缆。在Windows 2000、Windows XP和Windows Vista系统上安装USB设备驱动需要管理员权限。
7. 按照“Add New Hardware Wizard”的指示安装USB设备驱动，选择“Search for the best driver for your device”选项，使用“Browse”按钮指定设备驱动的位置为C:Program FilesMAX5393（默认安装目录）。安装过程中，Windows可能会显示警告消息，提示Maxim使用的设备驱动没有数字签名，这并非错误情况，可继续安装。若遇到问题，可参考软件中包含的USB_Driver_Help.PDF文档。
8. 通过开始菜单中的图标启动EV套件软件。
9. 程序会自动检测USB连接并启动主程序。
10. 使用“Device Connected”组合框从列表中选择MAX5393，然后按下“Default”按钮，EV套件软件主窗口将显示。
11. 此时，MAX5393 EV套件即可进行额外测试。

六、软件详细描述

1. 图形用户界面（GUI）面板

MAX5393 EV套件软件的GUI是一个Windows程序，提供了方便的方式来控制MAX5393双电位器。用户可以使用鼠标或按下Tab键在GUI控件之间导航。当执行任何控件操作时，会生成正确的SPI写操作来更新MAX5393内部内存寄存器。

软件将EV套件的功能分为多个组框。“Interface”组框显示EV套件的状态、最后一次写入操作的命令和数据发送指示，这些数据可确认设备的正常运行。“Device Connected”组合框用于选择要评估的Maxim部件，选择MAX5393选项时可启用“Update Pot A and B”复选框功能。“Default”按钮可将两个电位器设置为中间刻度位置。“Potentiometer A”和“Potentiometer B”组框提供了控制各自抽头位置的功能。主窗口底部的状态栏显示USB接口电路的通信状态。

2. 软件启动

启动时，EV套件软件会自动搜索USB接口板的电路连接。在“Interface”组框中，“Device Connected”组合框允许用户选择要评估的部件。选择要评估的设备后，“Update Pot A and B”复选框将被启用或禁用。当检测到USB连接并选择了部件后，EV套件进入正常操作模式。由于MAX5393没有读取功能，所有编辑框将显示问号（??），电位器跟踪条将设置为中间刻度。如果未检测到USB连接，软件会提示用户重试、退出程序或进入演示模式。

3. 演示模式

当未检测到USB连接时，通过在MAX5393评估套件接口电路弹出窗口（图2）中选择“Cancel”，软件将进入演示模式。也可以在主窗口中选择“Options | Demo Mode”菜单项随时进入演示模式。在演示模式下，软件与EV套件电路的所有通信将被禁用，但大部分软件GUI仍可正常使用。演示模式允许用户在没有硬件连接的情况下评估软件。要退出演示模式，取消选择“Options | Demo Mode”菜单项即可。

4. 电位器A和B的抽头位置

“Potentiometer A”和“Potentiometer B”组框中的抽头位置跟踪条（WA、WB）用于独立改变抽头在H_和L端点之间的位置。用户可以使用计算机鼠标或箭头键在256个位置点之间移动抽头位置，也可以在编辑框中输入所需的整数值，或按下相应编辑框中的上下箭头来改变抽头位置。抽头位置跟踪条或HW/WL_编辑框的变化会写入寄存器，并更新抽头位置。HW_编辑框显示抽头相对于电位器H端点的位置，WL_编辑框显示抽头相对于电位器L_端点的位置。

通过勾选“Update Pot A and B”复选框，可以同时更新电位器A和B。启用该复选框后，“Potentiometer A”组框将向两个数字电位器发送相同的数据，实现对两个数字电位器的共同控制。

5. 出厂默认设置

按下“Default”按钮可将MAX5393中电位器A和B的抽头位置重置为出厂默认的中间刻度位置。

6. 状态指示器

“Interface”组框中的状态指示器在检测到USB连接且EV套件进入正常操作模式时显示“EV Kit Operational”。如果未检测到USB连接或软件进入演示模式，状态指示器将显示“Demo Mode”。演示模式用于在没有硬件连接的情况下测试软件。

7. 命令发送指示器

“Interface”组框中的命令发送指示器显示从主设备（软件）发送到MAX5393的最后一条命令。MAX5393 IC有三种SPI命令，具体如下：	MAX5393 REGISTER	COMMAND		DESCRIPTION
BINARY	HEX
VREGA	00000000	0x00	SPI数据写入电位器A，抽头WA位置随SPI数据更新。
VREGB	00000001	0x01	SPI数据写入电位器B，抽头WB位置随SPI数据更新。
VREGAB	00000011	0x03	SPI数据写入电位器A和B，抽头WA和WB位置随SPI数据更新。

8. 数据发送指示器

数据发送指示器显示为写入电位器A（0x00）、电位器B（0x01）或电位器A和B（0x03）命令发送的最后数据。MAX5393 IC使用8位（MSBs，D7:D0）数据字节来设置抽头位置。如需更多信息，请参考MAX5391/MAX5393 IC数据手册。

9. 键盘导航

按下Tab键可选择每个GUI控件，选中的控件将显示虚线轮廓。按下Shift + Tab可将选择移动到上一个选中的控件。按钮可通过键盘的空格键响应，一些控件可通过键盘的上下箭头键响应。按下F10键激活程序的菜单栏，然后按下所需菜单项的字母即可选择该菜单项。大多数菜单项有一个字母下划线，指示其快捷键。

当在编辑框中输入数字时，按下Enter键可将数据发送到设备。按下Tab或Shift + Tab键也会发送数据。

10. 简单SPI命令

与EV套件通信有两种方法：通过正常的用户界面面板（图1）或通过主程序的“Options | Advanced Users Interface”菜单栏中的“3-Wire Interface”（图3）实用程序提供的SPI命令。选择该实用程序后，将显示一个窗口，允许进行SPI发送/接收数据操作。

在3线接口选项卡中，“Connection”组框定义了接口的硬件连接。对于EV套件，从“Clock (SCK) (SCLK)”下拉列表中选择K10，从“Data from master to slave (MOSI) (DIN)”下拉列表中选择K12，从“Data from slave to master (MISO) (DOUT)”下拉列表中选择K11，从“Chip-select (CS) for data framing”下拉列表中选择K9，并勾选“Use standard connections for high-speed SPI”复选框。

“Configuration”组框允许用户配置逻辑电平和数据速率。对于MAX5393 EV套件，勾选“Send & Receive MSB first”复选框，并确保“CPOL =1”（时钟空闲高）和“CPHA=1”（采样第2个边沿）复选框未被勾选。

“Send and Receive Data”组框允许用户向MAX5393发送数据。“Data bytes to be written”编辑框指示从主设备（微控制器）发送到设备（MAX5393）的数据。8位十六进制数字应用逗号分隔。按下“Send Now”按钮可将数据从主设备发送到设备。“Data bytes received”编辑框中显示的数据是从设备读取的数据。由于MAX5393不会将数据发送回主设备，因此EV套件软件中的“Data bytes received”编辑框始终显示默认值0xFF。

需要注意的是，SPI对话框接受十六进制格式的数字数据。十六进制数字必须以$或0x为前缀。图3展示了使用附带的3线接口诊断工具进行的简单SPI写字节操作。在这个例子中，软件发送命令0x11（写入电位器A和B）和数据0x7F，该数据序列将电位器A和B的抽头位置设置为127。

七、常见故障排除

1. 软件报告找不到接口电路

• 检查USB电缆是否连接到MINIQUSB+板。
• 确认Windows即插即用是否检测到该板。可以打开控制面板->系统->设备管理器，查看USB设备节点。如果有未知设备节点连接到USB，卸载它，这将强制即插即用重新尝试。
• 如果使用板外SPI接口，确保电源地在接头J1的某个引脚连接（J1 - 2、J1 - 4、J1 - 6或J1 - 8）处连接到EV套件的地（GND）。

八、硬件详细描述

1. 整体结构

MAX5393 EV套件是一块经过组装和测试的PCB，采用MAX5393M 256抽头、50kΩ的双数字电位器。每个抽头可以在256个抽头位置中独立编程。EV套件在经过验证的两层PCB设计上使用16引脚TSSOP封装的MAX5393M。

2. 接口连接

EV套件提供接头J1，可将MAX5393的CS、DIN、SCLK和GND信号直接连接到用户提供的3线系统。接头J1还提供EV套件1.7V至5.5V VPOWER电源输入的连接。

3. 电源供应

EV套件通常与MINIQUSB+接口板配合使用，通过3线串行接口与PC通信。当使用1.7V至5.5V为MAX5393 VDD输入供电时，逻辑电平转换器U7和U8提供适当的SPI接口转换。

VPOWER导轨通常由MINIQUSB+接口板电路提供3.3V或5V电源，或使用LDO调节器U6提供2.6V电源。LDO调节器U5的输出设置为1.7V，由VPOWER导轨供电。VPOWER导轨和U5用于将MAX5393 VDD输入设置为5V、3.3V、2.6V或1.7V。

调节器U5具有可调输出，可以通过更换电阻R1将其配置为不同的电压。使用以下公式设置U5输出电压： [R 1=10^{5} timesleft(frac{VOUT}{1.225}-1right)] 其中R1的单位为欧姆，VOUT为所需的U5输出电压。

跳线JU20用于选择MAX5393 EV套件电路VPOWER导轨的电源来源。具体的跳线配置可参考表3。

4. VDD输入配置

跳线JU19用于选择MAX5393 VDD输入的电源来源。在引脚1 - 2之间安装跳线可将MAX5393 VDD输入设置为1.7V，在引脚2 - 3之间安装跳线可将MAX5393 VDD输入设置为VPOWER导轨。具体的跳线配置可参考表5。

5. SPI时钟和数据/芯片选择输入

MAX5393具有时钟和数据/芯片选择输入引脚，用于SPI兼容通信以控制抽头位置。时钟和数据/芯片选择引脚可以由MINIQUSB+接口电路或PCB接头（J1）驱动，也可以由用户提供的外部SPI兼容控制器驱动。外部SPI兼容控制器可以连接到接头J1上的CS（J1 - 3）、DIN（J1 - 5）、SCLK（J1 - 7）和GND（J1 - 2、J1 - 4、J1 - 6、J1 - 8）以与MAX5393 IC通信。使用外部SPI兼容控制器时，要确保MINIQUSB+接口板已从EV套件的J2和J3接头断开。接头J1的引脚分配可参考表6。

6. 电位器配置

EV套件提供了将MAX5393配置为电位器或分压器的选项，可选择开放式或带接地参考。使用跳线JU12和JU13配置电位器A，使用跳线JU14和JU15配置电位器B。具体的跳线选项可参考表7和表8。

MAX5393 IC还可以通过使用导线将H_和W焊盘短路配置为可变电阻。当作为可变电阻运行时，连接到H、W_或L_焊盘的任何电源必须将电压和电流限制在MAX5391/MAX5393 IC数据手册规定的最大条件内。

7. 评估其他IC

EV套件还提供了额外的PCB焊盘（U1、U2和U4）和各种跳线，用于评估MAX5386M、MAX5391和MAX5388。需要注意的是，建议CS、DIN和SCLK信号在任何给定时间不要驱动多个设备。评估MAX5386M、MAX5388或MAX5391数字电位器时，可参考相应的EV系统数据手册获取更多信息。

综上所述，MAX5393