計量秤應用的低成本2-通道模數轉換器

Cirrus Logic公司的低成本2-通道模數轉換器CS5550是單一芯片解決方案，可以同時(shí)輸出數值和精度兩項測量指標，更加方便地用于各類(lèi)電子秤的設計。這款占位小、易于設計、定價(jià)合理的高度集成解決方案使計量秤制造商能夠為其用戶(hù)提供精確的經(jīng)濟實(shí)惠的解決方案。

CS5550簡(jiǎn)介

CS5550具有與微控制器通信的雙向串行接口，接口經(jīng)初始化，在復位后具有全功能。CS5550具有良好的溫度穩定性，可進(jìn)行長(cháng)時(shí)間操作。CS5550的主要指標為：
o 通道1：13 ENOBs
o 通道2：10 ENOBs
o VA+ = +5 V
o AGND = 0 V
o VD+ = +3.3 V 至 +5 V

系統設計要點(diǎn)
CS5550 具有針對AIN1+ 的兩個(gè)滿(mǎn)標度差分輸入電壓范圍。該輸入范圍是模擬輸入可接受的最大正弦信號，且這些值不會(huì )導致滿(mǎn)標度記錄。如果該模擬輸入設置為500mVP-P，只有一個(gè)250 mVRMS信號將記錄滿(mǎn)標度。但實(shí)際上不能置入一個(gè)250mVRMS的正弦信號，在這樣的正弦波進(jìn)入模擬輸入正峰值區域的較高位置時(shí)（在每一個(gè)周期），該信號的電壓水平超過(guò)了輸入通道的最大差分輸入電壓范圍。不達到飽和的可輸入最大正弦波電壓信號為：

它是滿(mǎn)標度的~70.7%。因此對于滿(mǎn)標度峰-峰值水平的正弦輸入，滿(mǎn)標度記錄為~0.707。
CS5550在工作時(shí)其VREFIN 和AGND管腳間帶基準電壓+2.5V。該轉換器包括一個(gè)內部2.5V基準 (25 ppm/℃ 漂移)，通過(guò)將器件的VREFOUT管腳連接到VREFIN管腳即可使用。如果要求更高的精確度及穩定性，可以使用一個(gè)外部基準。
XIN及XOUT是一個(gè)反向放大器的輸入和輸出，提供振蕩并可以設置成一個(gè)片上振蕩器，如圖1所示。該振蕩器電路專(zhuān)為與石英晶體或陶瓷諧振器一起使用而設計。為降低電路成本，器件內集成了兩個(gè)負載電容器C1和C2。結合這些負載電容器，該振蕩器電路能夠振蕩到高達20MHz。為從一個(gè)外部時(shí)鐘源驅動(dòng)CS5550，當XIN被外部電路驅動(dòng)時(shí)，XOUT不能連接。該器件在XIN及提供CMOS電平信號的數字電路之間具有一個(gè)放大器，該放大器用正弦輸入工作，因此緩慢邊緣時(shí)間不會(huì )有問(wèn)題。


圖1  振蕩器連接示意圖

CS5550 能夠被一個(gè)范圍在2.5至20MHz的外部振蕩器驅動(dòng)，但必須設置K分配器值，使內部DCLK將在介于2.5MHz 及5MHz之間的某處運行。K分配器值在配置寄存器中用K[3:0]位設置。例如，如果XIN=MCLK=15MHz，且K值設置為5，則DCLK值為3MHz，這是DCLK的有效值。
CS5550為交流/直流偏移及增益提供數字校準。對于兩個(gè)通道，交流偏移校準序列與直流偏移校準序列實(shí)現完全不同的功能。交流增益和直流增益校準序列實(shí)現相同的功能，但實(shí)現這個(gè)功能要求不同的技術(shù)。由于兩個(gè)通道各自具有相應的偏移及增益寄存器，一個(gè)通道的校準結果不會(huì )影響另一通道，系統偏移或系統增益能夠在任何通道上實(shí)現。
CS5550 的串行端口結合了一個(gè)帶有傳輸/接收緩沖器的狀態(tài)機，它在SCLK的上升沿解釋8位指令字。依據指令解碼，該狀態(tài)機執行要求的指令或準備指定地址的寄存器進(jìn)行數據傳遞。讀操作需要一個(gè)內部寄存器傳送到傳輸緩沖器，寫(xiě)操作要等候24個(gè) SCLK周期完成后才執行傳送。該內部寄存器用于控制模數轉換器的功能。所有寄存器長(cháng)度均為24位。CS5550 加電后進(jìn)行初始化并處于全面操作狀態(tài)。加電后，該器件將等待接收一個(gè)有效指令（進(jìn)入串行接口的第一個(gè)8位）。依據接收及解碼有效指令字，該狀態(tài)機命令轉換器執行系統操作或將數據傳送到內部寄存器或從內部寄存器傳送數據。

結語(yǔ)
習慣于傳統的多芯片方案和專(zhuān)用技術(shù)的制造商會(huì )發(fā)現單一芯片CS5550提供的高度集成和超群性能，它適用于包括個(gè)人電子秤和家用計量秤在內的消費產(chǎn)品的首選解決方案。CS5550目標定位于增長(cháng)迅速的低端計量秤產(chǎn)品市場(chǎng)，是Cirrus公司推出的成本性能很好平衡的其中一個(gè)產(chǎn)品系列?！?