基于A(yíng)D7190的Σ-Δ型ADC精密電子秤的設計

電路功能及優(yōu)點(diǎn)

該電路是一個(gè)電子秤系統，它使用AD7190，超低噪聲，與內部PGA的24位Σ-Δ型ADC。在AD7190簡(jiǎn)化了電子秤的設計，因為該系統的大部分組成部分，包括在芯片上。

在A(yíng)D7190保持了完整的輸出數據率范圍從4.7赫茲的良好表現，至4.8千赫，這使得它能夠被用來(lái)在權衡，在更高的速度隨著(zhù)經(jīng)營(yíng)規模的低速稱(chēng)重系統，如圖

電路描述

由于A(yíng)D7190提供了一個(gè)集成解決方案，電子磅秤，它可直接向負載細胞。唯一所需的外部元件的模擬輸入和EMC的目的，參考引腳電容一些過(guò)濾器。從稱(chēng)重傳感器的低電平信號被放大了AD7190的內部，操作與128增益。從AD7190的轉換，然后發(fā)送到其中的數字信息轉換為重量和LCD上顯示的微控制器。

圖2顯示了實(shí)際的測試設置。因為這使系統性能優(yōu)化。負載有兩個(gè)意義引腳，除了激發(fā)，地和兩個(gè)輸出連接。其傳感引腳連接到偏高和偏低的惠斯登電橋。兩端的電壓橋由此，可以準確測量無(wú)論壓降由于布線(xiàn)電阻。此外，AD7190擁有差分模擬輸入，并接受差分基準。負載感應線(xiàn)連接到AD7190的基準輸入創(chuàng )建一個(gè)比例配置，，在電源電壓低激發(fā)頻率的變化。此外，它消除了對精密基準的必要性。有了一個(gè)4線(xiàn)負載，檢測引腳不存在，和ADC的參考引腳連接到激勵電壓和地面。有了這項安排，該系統是不完全成比例，因為將有一個(gè)激勵之間的電壓，由于導線(xiàn)電阻感+電壓下降。也將有一個(gè)電壓降由于電線(xiàn)偏低阻力。

在A(yíng)D7190具有獨立的模擬和數字電源引腳。在模擬部分供電，必須從5 V的數字電源是模擬電源，可獨立之間的任何電壓2.7 V和5.25 V的微控制器采用3.3 V電源供應。因此，供電的DVDD也從3.3五，這簡(jiǎn)化了ADC和微控制器之間的接口，因為無(wú)需外部電平轉換是必需的。

在A(yíng)D7190具有獨立的模擬和數字電源引腳。在模擬部分供電，必須從5 V的數字電源是模擬電源，可獨立之間的任何電壓2.7 V和5.25 V的微控制troller采用3.3 V電源供應。因此，供電的DVDD也從3.3五，這簡(jiǎn)化了ADC和微控制器之間的接口，因為無(wú)需外部電平轉換是必需的。

圖3顯示了AD7190的均方根噪聲為不同的輸出數據速率時(shí)的增益等于128。這個(gè)情節表明，作為輸出數據速率增加RMS噪聲增加。不過(guò)，該器件都保持在完整的輸出數據速率范圍內有良好的噪聲性能。

如果用2公斤稱(chēng)重傳感器的靈敏度為2 mV / V是用，從稱(chēng)重傳感器全面的信號是10毫伏當激勵電壓為5伏特有稱(chēng)重傳感器有一個(gè)相互抵消，去皮，與它關(guān)聯(lián)。這去皮可以有一個(gè)幅度是50％的稱(chēng)重傳感器滿(mǎn)量程輸出信號。該傳感器還具有增益誤差可達到± 20％滿(mǎn)量程。有些客戶(hù)使用一個(gè)DAC，以消除或空皮重。當AD7190采用5 V基準，其模擬輸入范圍為± 40等于當增益設置為128和兩極的部分是操作配置毫伏。寬闊的AD7190的模擬輸入范圍相對于稱(chēng)重傳感器滿(mǎn)量程信號（10毫伏）是有益的，因為它保證了偏移和增益的稱(chēng)重傳感器誤差不超載ADC的前端。

在A(yíng)D7190具有8.5納伏均方根噪聲當輸出數據速率為4.7赫茲。在無(wú)噪聲計數值等于

其中6.6因素轉化為一個(gè)峰值到峰值電壓的電壓。

，因此，等于






該決議是無(wú)噪音等于



在實(shí)踐中，稱(chēng)重傳感器本身將介紹一些噪音。此外，還有一些時(shí)間和溫度漂移由于隨著(zhù)AD7190的漂移傳感器。要確定整個(gè)系統的準確性，電子秤可以連接到PC通過(guò)USB連接器。利用LabVIEW軟件，該電子秤系統的性能進(jìn)行評估。圖4顯示輸出性能的測量時(shí)，一公斤重的稱(chēng)重傳感器和500轉換放置聚集。該系統的噪聲計算軟件為12和88納伏均方根納伏峰峰值。這相當于113 600無(wú)噪音的罪名，或16.8無(wú)噪聲碼位的分辨率。

圖5顯示了在重量方面的表現。在輸出峰值到峰值的變化是在500碼0.02克。因此，電子秤系統達到了0.02克的準確性。

情節顯示實(shí)際（原）轉換讀回時(shí)，從稱(chēng)重傳感器連接AD7190。在實(shí)踐中，一個(gè)數字后過(guò)濾器用于在稱(chēng)重系統。額外的平均是在后進(jìn)行篩選，將進(jìn)一步提高在數據傳輸速率的降低為代價(jià)，無(wú)噪聲計數的數量。

在A(yíng)D7190是一個(gè)高端高精度ADC的秤。其他合適的ADC和AD7191是AD7192。在A(yíng)D7192的引腳對引腳與AD7190兼容。但是，它的均方根噪聲略高。在A(yíng)D7192具有的均方根噪聲為11納伏輸出數據速率為4.7赫茲，而AD7190具有8.5均方根噪聲輸出數據速率在納伏。 AD7191是引腳的可編程器件。它有四個(gè)輸出的數據傳輸速率和4個(gè)增益設置。由于其引腳可編程性和簡(jiǎn)化的功能集，它是一個(gè)易于使用的設備。其均方根噪聲為AD7192的均方根噪聲一樣。

對于中端電子磅秤時(shí)，AD7799的是一個(gè)合適的設備。在一個(gè)輸出數據率4.17赫茲時(shí)，AD7799的有27個(gè)納伏RMS噪聲。

最后，低端電子磅秤時(shí)，AD7798，AD7781和AD7780是合適的設備。該AD7798具有相同的功能作為AD7799的設置。在4.17赫茲，其均方根噪聲為40 NV的交易。 AD7780和AD7781的有一個(gè)差分模擬輸入和引腳可編程，允許輸出數據為10赫茲和1760赫茲和1或128的增益率。在納伏均方根噪聲為44時(shí)，輸出數據速率為10赫茲。