FDC1004: FDC1004外部线束长度

我准备用FDC1004测量远程外界电容传感器的电容变化（0-16pf）；目前采用单端测试，线束采用双绞线，端接方法是将CINx接外部电容一级，同时接插件引出GND接电容另一端；测试过程中发现一下问题：

1、当所使用的屏蔽双绞线长度超过30cm时，不管我接不接电容，得到的值寄存器值都是16711935(0xFF00FF)

2、当我将线长减短到10cm,寄存器值数值变化较大（6000000-16000000）之间跳动。

请问下，针对这种测外部电容变化（测量范围内）的方案，最长能接多少米？对线的接法和类型有何要求？

Amy Luo：

您好，

通过下面链接FAQ,FDC1004可以应用在远程检测，如下截图， FDC1004 允许寄生电容补偿高达 100 pF ，使 FDC1004 能够驱动高达 1600 米 (60 FF/m) 的双绞线或高达 1.5 米 (66 pF/m) 的同轴电缆。

您的应用是什么传感器？对于液位传感，建议您看这个文档：https://www.ti.com/lit/an/snoa925/snoa925.pdf

您使用的双绞线是否为屏蔽线？FDC1004具有SHLDx管脚，您是否使用了SHLDx？

FAQ：https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/976381/faq-fdc1004-capacitive-sensing-faqs

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bo yang：

感谢回复，我好好看看文档先！

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Amy Luo：

好的，有问题请反馈

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bo yang：

你好：我们实际的应用目标；远程（超过2m的芯片到传感器的距离）漏油检测；具体方法是设计一个同轴的电容，初始电介质为空气（理论电容1pF），漏油后电介质为油（理论最大电容12pF）;

本次测试，我采用的是直接接外部陶瓷电容（4.7pF）的方法,具体连接方法如下：

方案1：用同轴双绞线，一根线接CIN2与电容一段，一根线接GND与电容另一段；结果：测试时我不断调整偏置，最终同轴双绞线的长度不超过40cm,就到了输出极限。

方案2：用同轴双绞线，一根线接CIN2与电容一段，一根线接GND与电容另一段，屏蔽线接SHLD1；结果：测试时我不断调整偏置，最终同轴双绞线的长度不超过40cm,就到了输出极限。

方案3：我用两个单独的0.75平的导线分别接上电容两端：当导线接近时输出电容很容易到极限，若是将两导线离开一定距离>20cm，实际输出在极限与某值之间跳动。

请问：我开手册上说可以接1600m的双绞线，但是实际测试发现双绞线直接的寄生电容反而挺大；我的测试问题可能时什么？有没有可能是我用双绞线规格不对（目前规格是0.75平和0.5平的带屏蔽双绞线；有没有可能是直接用陶瓷电容模拟传感器不适用于我们FDC1004这款芯片？

需求：请帮忙解答下，如果有实际解决方案介绍最好了。

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Amy Luo：

FDC1004 是一4 通道电容数字转换器。 每个通道的满量程范围均为 ±15pF，可处理高达 100pF 的偏置电容(offset capacitance)，该偏置电容既可以在内部编程，也可以是外部电容，包括传感器的初始电容，板迹线的寄生电容以及传感器和 FDC 之间任何其他连接的电容。FDC1004 的寄生电容在生产时校准完毕，因为您是远程测量因此肯定存在连接线电容和其他offset源，则需要在应用中校准系统offset电容。可参考下面方法进行校准：

https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/snoa958/snoa958.pdf

您的系统中所测的总的电容（4.7pF加上连线电容等）估计超出了FDC1004 满量程范围，所以输出到了极限。CAPDAC就相当于调节输入共模或失调使得需要测量的电容范围都落在 FDC1004 满量程范围 ±15 pF内。比如说输入管脚的电容（包括寄生电容等一切电容）范围是20pF~30pF，那么您就可以将CAPDAC设置为20pF，使输出读数接近 0pf，然后保持此 CAPDAC 值恒定并改变输入电容， 从 20pF 到 30pF， 输出将从 0pf ~ 10pF跟随变化

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bo yang：

如您所说，我试验时将CAPDAC调节了（0-100pF)，最后所能测试的双绞线长度也很有限,不到0.5m?

您看看我描述的接线方法，是否有问题？

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Amy Luo：

单端测量接线如下datasheet截图，在您的情况下需要使能CAPDAC，SHLD2是浮空的，屏蔽电缆的屏蔽层需连接至SHLD1引脚；

另外，您使用的双绞线每米的电容是多少？可以接1600m的双绞线，是因为双绞线的电容每米60fF，看您的描述都是输出到极限，应该是电容太大了

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bo yang：

您好：我看原理图上的线是单根接电容一端，电容另一端接大地；原理图所用的线是屏蔽双绞线还是哪种形式的线？

直接从板内引GND接在电容另一端可以么？

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Amy Luo：

您是说上图Figure 10吗，这个是我在datasheet中的截图，datasheet没有具体说是什么屏蔽线，但是我认为这个主要在于线的电容，距离越远，线的电容就要越小，总的电容不能大于100pF；

我再确认下电容是否可以接板子的地

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Amy Luo：

您好，可以接板子的地，下面链接的回复详细解释了传感器地的问题：

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/387318/capacitance-floating-measure-in-fdc1004?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=FDC1004%252520%252520grounding#