可编程增益跨阻放大器的双通道色度计

路评估与测试

　　EVAL-CN0363-PMDZ板的完整文档，包括原理图、布局图、Gerber文件和物料清单，可在CN-0363设计支持包中找到，网址：www.analog.com/CN0363-DesignSupport。

　　CN-0363评估软件与FPGA开发板通信，以从EVAL-CN0363-PMDZ电路板捕捉数据并进行分析。

　　设备要求

　　·EVAL-CN0363-PMDZ电路评估板

　　·6 V至12 V、500 mA直流电源或壁式电源适配器

　　·FPGA开发板（如ZedBoard）和12 V电源

　　·8 GB SD卡，随同EVAL-CN0363-PMDZ提供

　　·USB键盘和鼠标组合

　　·HDMI监视器（仅HD）

　　·CN-0363评估软件（参见CN-0363用户指南）

　　·蒸馏水和测试液体样本

　　开始使用

　　有关评估硬件和软件的操作详情，请参阅CN-0363用户指南。

　　HDL软件和驱动在软件链接中提供，支持各种FPGA开发板，例如Avnet ZedBoard。

　　开发平台需要一个SD开，其已随同CN-0363硬件提供。 SD卡已经过适当分区，但必须用最新镜像予以更新。 程序参见CN-0363用户指南。

　　功能框图

　　图5所示为测试设置的功能框图。

　　图5. 评估系统功能框图

　　设置

　　按照如下方式设置系统：

　　1.用PMOD电缆连接EVAL-CN0363- PMDZ和ZedBoard，并将一个6 V至12 V直流电源连接到J2电源连接器。 此时不要接通电源。

　　2.将USB键盘/鼠标、HDMI监视器和电源连接到ZedBoard。 此时不要接通电源。

　　测试

　　按照如下方式初始化系统：

　　1.接通EVAL-CN0363-PMDZ板的电源。

　　2.接通ZedBoard的电源。

　　3.让系统开始引导。

　　4.若需要，输入CN-0363用户指南所述的适当键盘命令。

　　校准

　　系统需进行一次初始校准，以便补偿波束分离器与光电二极管之间的对齐误差，以及补偿光电二极管的所有响应失配。 若要校准系统，以蒸馏水填充两个容器，然后插入PCB的方孔中。 在校准过程中，建议将光电二极管屏蔽起来，防止环境光线照射。

　　在软件中启动自动校准程序：从Menu（菜单）栏打开Calibration（校准）对话框，然后单击Calibrate（校准）。 完成全部校准程序需要几秒钟时间，进度条会指示当前步骤。 校准完成时，校准值会更新。 校准会消除零点失调，并设置各通道的正确增益。 校准数据还包括一个乘法系数K，其表示满量程激励下参考通道值和样本通道值的相对关系。

　　针对每种LED颜色，软件都会计算系数K，因此有：

　　其中，K表示经计算得出的校准常数。

　　完成校准后，软件在后续测量中均使用这些校准常数。

　　在光谱技术上，吸光度定义为到达被测介质的光与通过介质传递的光的对数之比。 根据比尔-朗伯特定律，通过介质传递的光量随通道长度和浓度的增加而以指数规律递减。 通过将吸光度定义为对数，可使得它与介质的浓度直接成比例（假设通道长度不变）。

　　无需使用有害化学物质即可验证该理论的简单方法，是测量食用色素的染料浓度。 图6显示采用EVAL-CN0363-PMDZ进行测量时，黄色5号染料不同浓度的实验结果。

　　图6. 465 nm（主波长）光下黄色5号染料的吸光度直线

　　黄色溶液可强烈吸收蓝光；因此，测量采用蓝光（465 nm主波长）LED作为光源。 x轴表示体积浓度（每毫升水中染料的毫升数，因此x轴没有单位），y轴表示吸光度。 根据比尔-朗伯特定律的预测，吸光度随浓度呈线性变化。

　　分析样本

　　单击Automated Data Collection（自动收集数据）选项卡中的Analyze Sample（分析样本）按钮（参见图7）以自动分析样本，循环处理所有三种颜色，并计算每种颜色的吸光度。 完成分析需要几秒钟时间，进度条会更新以指示当前步骤。 分析完成时会显示吸光度值。 然后便可将该样本与样本库中的现有样本进行比对，或将其保存到样本库中供将来使用。

　　图7. Automated Data Collection（自动收集数据）选项卡视图

　　电流/吸光度测量和手动设置

　　通过Current/Absorbance Measurement（电流/吸光度测量）选项卡，用户可以直接手动控制LED和增益，以及查看原始数据（参见图8）。 下列参数可供设置： Excitation Frequency（激励频率）、Excitation Current（激励电流）、LED（红光、绿光或蓝光）、Reference Channel Gain（参考通道增益）和Sample Channel Gain（样本通道增益）。

　　更改这些值后，运行自动校准程序可以恢复初始默认值。

　　图8. Current/Absorbance Measurement（电流/吸光度测量）选项卡视图

　　样本库

利用Sample Library（样本库）选项卡（参见图9），用户可以管理和比较以前保存的样本数据。 左侧是所有样本的列表。 右侧是当前所