《電子技術應用》
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基于AD7190的Σ-Δ型ADC精密電子秤的設計
摘要: 該電路是一個電子秤系統,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。
Abstract:
Key words :

電路功能及優點

    該電路是一個電子秤系統,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AD7190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在權衡,在更高的速度隨著經營規模的低速稱重系統,如圖

電路描述

    由于AD7190提供了一個集成解決方案,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濾器。從稱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顯示了實際的測試設置。因為這使系統性能優化。負載有兩個意義引腳,除了激發,地和兩個輸出連接。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。負載感應線連接到AD7190的基準輸入創建一個比例配置,,在電源電壓低激發頻率的變化。此外,它消除了對精密基準的必要性。有了一個4線負載,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,因為將有一個激勵之間的電壓,由于導線電阻感+電壓下降。也將有一個電壓降由于電線偏低阻力。

    在AD7190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,這簡化了ADC和微控制器之間的接口,因為無需外部電平轉換是必需的。

    在AD7190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,這簡化了ADC和微控制器之間的接口,因為無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的增益等于128。這個情節表明,作為輸出數據速率增加RMS噪聲增加。不過,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毫伏當激勵電壓為5伏特有稱重傳感器有一個相互抵消,去皮,與它關聯。這去皮可以有一個幅度是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到± 20%滿量程。有些客戶使用一個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重傳感器滿量程信號(10毫伏)是有益的,因為它保證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納伏均方根噪聲當輸出數據速率為4.7赫茲。在無噪聲計數值等于

Equation 1

其中6.6因素轉化為一個峰值到峰值電壓的電壓。

,因此,等于


Equation 2



    該決議是無噪音等于 

 
Equation 3 
    在實踐中,稱重傳感器本身將介紹一些噪音。此外,還有一些時間和溫度漂移由于隨著AD7190的漂移傳感器。要確定整個系統的準確性,電子秤可以連接到PC通過USB連接器。利用LabVIEW軟件,該電子秤系統的性能進行評估。圖4顯示輸出性能的測量時,一公斤重的稱重傳感器和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。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。

    情節顯示實際(原)轉換讀回時,從稱重傳感器連接AD7190。在實踐中,一個數字后過濾器用于在稱重系統。額外的平均是在后進行篩選,將進一步提高在數據傳輸速率的降低為代價,無噪聲計數的數量。

    在AD7190是一個高端高精度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。它有四個輸出的數據傳輸速率和4個增益設置。由于其引腳可編程性和簡化的功能集,它是一個易于使用的設備。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,AD7799的是一個合適的設備。在一個輸出數據率4.17赫茲時,AD7799的有27個納伏RMS噪聲。

    最后,低端電子磅秤時,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,輸出數據速率為10赫茲。

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