电容传感器FDC2214计算工具FDC_Tools-development5的使用

陈拓 2021/03/14-2021/03/15

1. 概述

在

《FDC系列电容传感器及FDC2214使用要点》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/353481800

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/114213785

《电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/356969837

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/114868954?spm=1001.2014.3001.5502

两篇文章中我们计算了多通道应用和单通道应用的寄存器初始值。

本文介绍的工具可以帮助我们快速计算和验证寄存器的初始值，计算被测电容，以及功耗。

2. 获取计算工具

下载

https://www.ti.com.cn/product/cn/FDC2214?keyMatch=FDC2214&tisearch=e2eSearch-CN/-main#support-training

解压

FDC_Tools-development5.xlsx

打开

这个工具是一个Excel计算表格：

使用方法

黄色部分用于输入值或者下拉选择。

橙色部分是计算结果，不要修改。

灰色部分是中间计算单元。不要编辑。

2. 计算验证

下面我们来验证《电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/356969837

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/114868954?spm=1001.2014.3001.5502

一文中计算的寄存器初始值，计算被测电容，计算功耗。

3.1 传感器工作频率

L和C的取值见《FDC系列电容传感器及FDC2214使用要点》和《电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》两篇文章。

3.2 寄存器初始值

在《电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》一文中我们确定了寄存器的初始值：

寄存器地址	寄存器名字	值	说明
0x08	RCOUNT_CH0	0x30C8	RCOUNT=12488 (9.991ms转换时间)
0x10	SETTLECOUNT_CH0	0x000A	传感器最小稳定时间
0x14	CLOCK_DIVIDERS_CH0	0x2002	CH0_FIN_DIVIDER = 2, CH0_FREF_DIVIDER = 2
0x19	ERROR_CONFIG	0x0001	启用中断
0x1B	MUX_CONFIG	0x020D	启用CH0，将输入抗尖峰脉冲带宽设置为10MHz
0x1E	DRIVE_CURRENT_CH0	0x7800	通道0的传感器驱动电流设置为0.146mA
0x1A	CONFIG	0x1C01(内部时钟) 0x1E01(外部时钟)	低功耗活动模式，断言中断引脚，0x1E设置的正常驱动电流

3.3 采样率计算

说明：

Reference Frequency

寄存器0x14 CLOCK_DIVIDERS_CH0的CH0_FREF_DIVIDER域为b10：

fREF0=fCLK/CH0_FREF_DIVIDER=40/2=20MHz

Reference Count

通道0转换计数为：(tC0)*fREF0/16=9.991*10-3*20*106/16=12488

Reference Count=12488*16=199808

RCOUNT寄存器的值为0x30C8

注释：

大于65535的值不能提高分辨率。

Settle Count

我们计算的稳定计数值是10，再乘以16就是Settle Count。

这时寄存器0x10 SETTLECOUNT_CH0的值为0x0A。

Conversion Interval和Sample Rate

转换时间和采样率都和我们在《电容传感器FDC2214单通道应用寄存器计算》一文中计算的一样。

Approx. Measurement Resolution

大约的测量分辨率为19.61位

3.4 传感器频率和被测电容计算

传感器频率为4.045MHz，被测电容为85.9963pF。

说明：

fullscale resolution

满量程分辨率16777216=2^24，为24位，而我们的数据分辨率为28位：

例如图中FDC通道0的输出为：

0x19e3b79=b0001’1001’1110’0011’0111’1001

我们将最后4位舍去，留下24位0x19e3b7=1696695

Reference Divider和Fin Divider

这两个值由应寄存器0x14 CLOCK_DIVIDERS_CH0设置：

CH0_FIN_DIVIDER = 2，CH0_FREF_DIVIDER = 2

3.5 电流消耗计算

说明：

采样率Desired Sample Rate越高，功耗越大
传感器驱动电流越大，功耗越大

b01111=15