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[参考译文] FDC2214:FDC2214技术支持

Guru**** 1123240 points
Other Parts Discussed in Thread: FDC2214, FDC2214EVM, FDC1004, OPA690, FDC2114
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/1110652/fdc2214-fdc2214-technology-support

器件型号:FDC2214
主题中讨论的其他器件:FDC1004OPA690FDC2114

您好!

我们的 ARM 机械产品在避障功能方面存在问题、我们需要确保机械感应 近物体的安全、 例如:人体或手掌等;  

因此、我们选择 FDC2214来感应电容变化以确定物体距离、然后通知 MCU 使用物体向相反方向移动;

现在、我们的 FDC2214设计与 FDC2214EVM 类似、如下所示:

我们的机械臂是圆柱体,R=7-8cm,我们使用4个传感器来跨接4个方向(向上、向下、向左、向右), 每个 传感器是大约5*10cm (长度和宽度)的矩形;

  首先、我们 将传感器直接固定在机械臂的上方、  当传感器移动时、机械臂会产生一些噪声影响感测精度(噪声大于6000ft)、我们将设置为

感应 精度大于6000ft,有效感应距离小于6cm;

  传感器、我们在机械臂 表面和传感器之间添加了屏蔽层、  传感器和屏蔽层表面之间的空间距离约为0.5cm、它可以屏蔽来自向下方向的噪声、

屏蔽层参数的 增益为1、与 传感器的相位位置相同、我们使用的放大器是 OPA690IDBVR、现在我们测试了噪声强度、 它具有明显的减弱功能、但设计并不是很强

因为屏蔽层和传感器之间有0.5cm 的空间、所以噪声将来自传感器周围;

我们的问题如下:

1.如何设计屏蔽层以消除传感器周围的噪声;

2.放大器 OPA690IDBVR 的成本要高得多,因此请在此设计中推广更好的放大器;

3.我们的最小测试距离是15cm,是否有更好的参考设计来解决噪音问题;

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    使用 FDC2214的一个挑战是 EMI。  
    电容式传感器充当附近电场的接收天线、这些部件没有有源屏蔽驱动器。

    对于电容式感应设计、我们建议使用 FDC1004作为 FDC2214的替代产品。  
    FDC1004是一款具有内置有源屏蔽驱动器的四通道电容传感器。  

    对于 FDC2214、 没有提到屏蔽层的尺寸。
    是否可以使屏蔽层大于传感器?  
    有助于降低传感器下方的 EMI。

    遗憾    的是、我们还没有任何工具可以帮助进行传感器设计和对灵敏度进行建模。

    FDC2214使用的传感器频率是多少?

    您为何为您的设计选择 OPA690?

    此致、
    John

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    尊敬的 John:

    感谢您 的专业评论。

      现在我们 已经在  ARM 机械中测试了 FDC2214、 我们已经在屏蔽设计方面取得了一些进展、因此我们无法将设计修改为 FDC1004  

    在 我们没有  提高 精度的解决方案之前;

      我们已将3-10MHz 传感器频率用于 FDC2214、信号强度为 +/-3V;

      OPA690是一款初始放大器、我们将对设计进行优化、因此、感谢您为屏蔽驱动器提供更好的器件。

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    我很高兴你看到了进展。
    信号电平确实听起来有点高。
    通过减小 DRIVE_CURRENT_CHX 来降低信号电平可能是值得的、因此信号处于1.2V 至1.8V 的建议峰值电压范围内。

    OPA690的替代器件应来自我们 的高速放大器产品、该产品可在  https://www.ti.com/amplifier-circuit/op-amps/high-speed/overview.html 上找到

    如果屏蔽信号频率为3-10MHz,则考虑增益带宽积大于5*GAIN*10MHz 的其它电压反馈放大器。
     仅供比较、 OPA690具有500MHz 增益带宽积。  
    请注意、一些高速放大  器在驱动无功负载时会出现问题、因此在将屏蔽信号施加到布线和屏蔽层之前、您可能需要在放大器输出端具有衰减(电阻)。 这可能迫使您选择一个电压更高的放大器(>5V)、该放大器可以在其输出引脚上提供更多的信号摆幅。  

    此致、
    John

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    尊敬的 John:

    我们已经测试了电路板、结果如下:

    1、我们选择3块板来测试传感器的噪声、2块板的噪声超过 7000 (板1和板2)

      1电路板噪声低于4000 (电路板#3);

    2.我们对每块电路板的20000个数据进行采样,其详细信息如下所示:

    1) 1)我们测试1号电路板 CH1、CH2、CH3、结果如下:

    1噪声超过9000

    2噪声超过8000

    3噪声小于4000

    2)现在、我们 在1和3电路板之间进行交叉实验、 交换1和3 FDC2214、测试传感器的噪声:

    1噪声低于4000

    3噪声超过9000

    3) 3)按照上述测试结果进行操作、我们 在1号和2号电路板之间进行交叉实验、 并交换1号和3号 FDC2214、

    测试传感器的噪声:

    2号噪声低于4000

    1噪声超过8000

    4)结论:

    我们认为 FDC2214可能不太一致、并且存在一些个体差异;

    5)支持需求:

    Plesae 建议我们是否需要校准每个电路板、谢谢。

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    感谢您的详细结果。
    在测试中、您是交换了电容式传感器、FDC 还是两者?

    您正在考虑什么校准策略?


    此致、
    John

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    尊敬的 John:

    仅交换 FDC、我们要测试 这3块板的 FDC 稳定性。

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    很难在没有更多信息的情况下提出可靠的建议、但根据到目前为止的信息、可能需要某种校准步骤。
    John

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    尊敬的 John:

    好的、感谢您的友好支持。

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    尊敬的 John:

    以下是参考设计 FDC2214EVM 的问题、请将原理图 与 PCB 图相比较、

    INA0/INB0和 INA1/ INB1的电路 不同、可连接到传感器、请参阅以下内容:

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    PCB 布局上的元件名称(数据表中的图像)与原理图上给出的名称(来自 EVM 用户指南)不同。
    您所指的是这种情况吗?
    还有其他问题吗?

    此致、
    John

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    尊敬的 John:

    是的、正如我们之前讨论过的、我们不知道如何解决噪声问题、并且噪声超过20%、超过4000英尺、我们需要仔细检查它是否在设计中、并尽快向您提供反馈、谢谢。

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    您好、John、

    请告知参考设计  FDC2214EVM 中 SCH 图和 PCB 图的区别、感谢您的反馈。

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    我将 EVM PCB 与 FDC2214 EVM 用户指南中的布局和原理 图进行了比较、看起来它们彼此都是一致的。

    此致、
    John

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    尊敬的 John:

    比较 EVM sch 和 PCB 布局、INA1/INB1和 INA0/INB0 与传感器相反、谢谢。

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    张您好、  

    FDC2114对传感器使用差分正弦波驱动器。 因此、连接到 IN0A 或 IN0B 的主要差异是传感器驱动器的相位。 这不会导致不同传感器在不同输入端出现任何问题、因为该器件一次只驱动一个传感器通道。  

    换言之、将传感器连接到输入的 A 或 B 的选择不应改变您的传感器测量值。  

    此致、  
    Justin Beigel

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    您好 Justin、

    有关 CLKIN 引脚说明的参考数据表: 主时钟输入。 如果选择了内部振荡器、则将此引脚接地;

    现在、CLKIN 引脚为 NC、我们没有扩展振荡器来连接 CLKIN、我们还可以从 FDC2114获取输出数据;

    谢谢、请告知我们为何可以对该 CLKIN 引脚进行 NC 操作。

    如下所示的原理图(我们在下面的原理图中连接到扩展振荡器):

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    CLKIN 上的 NC 正常。
    John