基于AD7190的Σ-Δ型ADC精密電子秤的設(shè)計(jì)

電路功能及優(yōu)點(diǎn)

該電路是一個(gè)電子秤系統(tǒng)，它使用AD7190，超低噪聲，與內(nèi)部PGA的24位Σ-Δ型ADC。在AD7190簡化了電子秤的設(shè)計(jì)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)的大部分組成部分，包括在芯片上。

在AD7190保持了完整的輸出數(shù)據(jù)率范圍從4.7赫茲的良好表現(xiàn)，至4.8千赫，這使得它能夠被用來在權(quán)衡，在更高的速度隨著經(jīng)營規(guī)模的低速稱重系統(tǒng)，如圖

電路描述

由于AD7190提供了一個(gè)集成解決方案，電子磅秤，它可直接向負(fù)載細(xì)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濾器。從稱重傳感器的低電平信號被放大了AD7190的內(nèi)部，操作與128增益。從AD7190的轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送到其中的數(shù)字信息轉(zhuǎn)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(shè)置。因?yàn)檫@使系統(tǒng)性能優(yōu)化。負(fù)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(zhǔn)確測量無論壓降由于布線電阻。此外，AD7190擁有差分模擬輸入，并接受差分基準(zhǔn)。負(fù)載感應(yīng)線連接到AD7190的基準(zhǔn)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(zhǔn)的必要性。有了一個(gè)4線負(fù)載，檢測引腳不存在，和ADC的參考引腳連接到激勵(lì)電壓和地面。有了這項(xiàng)安排，該系統(tǒng)是不完全成比例，因?yàn)閷⒂幸粋€(gè)激勵(lì)之間的電壓，由于導(dǎo)線電阻感+電壓下降。也將有一個(gè)電壓降由于電線偏低阻力。

在AD7190具有獨(dú)立的模擬和數(shù)字電源引腳。在模擬部分供電，必須從5 V的數(shù)字電源是模擬電源，可獨(dú)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(yīng)。因此，供電的DVDD也從3.3五，這簡化了ADC和微控制器之間的接口，因?yàn)闊o需外部電平轉(zhuǎn)換是必需的。

在AD7190具有獨(dú)立的模擬和數(shù)字電源引腳。在模擬部分供電，必須從5 V的數(shù)字電源是模擬電源，可獨(dú)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(yīng)。因此，供電的DVDD也從3.3五，這簡化了ADC和微控制器之間的接口，因?yàn)闊o需外部電平轉(zhuǎn)換是必需的。

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

如果用2公斤稱重傳感器的靈敏度為2 mV / V是用，從稱重傳感器全面的信號是10毫伏當(dāng)激勵(lì)電壓為5伏特有稱重傳感器有一個(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％的稱重傳感器滿量程輸出信號。該傳感器還具有增益誤差可達(dá)到± 20％滿量程。有些客戶使用一個(gè)DAC，以消除或空皮重。當(dāng)AD7190采用5 V基準(zhǔn)，其模擬輸入范圍為± 40等于當(dāng)增益設(shè)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重傳感器滿量程信號（10毫伏）是有益的，因?yàn)樗ＷC了偏移和增益的稱重傳感器誤差不超載ADC的前端。

在AD7190具有8.5納伏均方根噪聲當(dāng)輸出數(shù)據(jù)速率為4.7赫茲。在無噪聲計(jì)數(shù)值等于

其中6.6因素轉(zhuǎn)化為一個(gè)峰值到峰值電壓的電壓。

，因此，等于






該決議是無噪音等于



在實(shí)踐中，稱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AD7190的漂移傳感器。要確定整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，電子秤可以連接到PC通過USB連接器。利用LabVIEW軟件，該電子秤系統(tǒng)的性能進(jìn)行評估。圖4顯示輸出性能的測量時(shí)，一公斤重的稱重傳感器和500轉(zhuǎn)換放置聚集。該系統(tǒng)的噪聲計(jì)算軟件為12和88納伏均方根納伏峰峰值。這相當(dāng)于113 600無噪音的罪名，或16.8無噪聲碼位的分辨率。

圖5顯示了在重量方面的表現(xiàn)。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(tǒng)達(dá)到了0.02克的準(zhǔn)確性。

情節(jié)顯示實(shí)際（原）轉(zhuǎn)換讀回時(shí)，從稱重傳感器連接AD7190。在實(shí)踐中，一個(gè)數(shù)字后過濾器用于在稱重系統(tǒng)。額外的平均是在后進(jìn)行篩選，將進(jìn)一步提高在數(shù)據(jù)傳輸速率的降低為代價(jià)，無噪聲計(jì)數(shù)的數(shù)量。

在AD7190是一個(gè)高端高精度ADC的秤。其他合適的ADC和AD7191是AD7192。在AD7192的引腳對引腳與AD7190兼容。但是，它的均方根噪聲略高。在AD7192具有的均方根噪聲為11納伏輸出數(shù)據(jù)速率為4.7赫茲，而AD7190具有8.5均方根噪聲輸出數(shù)據(jù)速率在納伏。 AD7191是引腳的可編程器件。它有四個(gè)輸出的數(shù)據(jù)傳輸速率和4個(gè)增益設(shè)置。由于其引腳可編程性和簡化的功能集，它是一個(gè)易于使用的設(shè)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(shè)備。在一個(gè)輸出數(shù)據(jù)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(shè)備。該AD7798具有相同的功能作為AD7799的設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)速率為10赫茲。