利用内置PGA的24位Σ-Δ型ADC AD7780实现电子秤设计

2015-02-10 10:33:25   来源:eechina   

关键字: 内置PGA  ADC  AD7780  电子秤

电路功能与优势
本电路为采用 AD7780构建的电子秤系统。AD7780是一款引脚可编程、低功耗、低漂移24位Σ-Δ型ADC,内置PGA,采用内部时钟。该器件将大多数系统构建模块置于芯片内,因此能够简化电子秤设计。该器件的典型功耗仅为330 μA,适合所有低功耗或电池供电应用。AD7780还提供省电模式,不执行转换时,用户可以切断对桥式传感器的供电,并使该器件进入省电模式,从而延长电池使用时间。
利用内置PGA的24位Σ-Δ型ADC AD7780实现电子秤设计  

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图1. 采用AD7780的电子秤系统(原理示意图:未显示所有连接)

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电路描述
AD7780提供一种集成式电子秤解决方案,可以直接与称重传感器接口。只需在模拟输入端用一些滤波器,在基准电压引脚上配置一些电容等外部元件,便可满足电磁屏蔽(EMC)要求。来自称重传感器的低电平信号由AD7780的内置PGA放大。该PGA经过编程,以128的增益工作。AD7780的转换结果通过USB接口送至PC,由PC将数字信息转换为重量。
利用内置PGA的24位Σ-Δ型ADC AD7780实现电子秤设计  

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图2. 采用AD7780的电子秤系统设置

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图2所示为实际的测试设置。为实现最佳系统性能,该测试设置使用一个6线式称重传感器。除激励、接地和2个输出连接外,6线式称重传感器还有2个检测引脚。这些检测引脚分别与惠斯登电桥的高端和低端相连。因此,尽管线路电阻会引起压降,但仍能精确测量该电桥上产生的电压。此外,AD7780具有一路差分模拟输入,接受差分基准电压。称重传感器差分SENSE线路与AD7780基准电压输入端相连,可构成一个比率式配置,不受电源激励电压的低频变化影响,如果采用4线式称重传感器,则不存在检测引脚,ADC基准电压引脚将与激励电压和地相连。这种配置中,由于存在线路电阻,激励电压与SENSE+之间将有压降,因此系统不是完全比率式。另外,低端上也会有线路电阻引起的压降。
AD7780具有单独的模拟电源引脚和数字电源引脚。模拟电源和数字电源彼此独立,因此AVDD和DVDD可以处于不同的电位。微控制器采用3.3 V电源。因此,DVDD也采用3.3 V电源供电。这样就无需外部电平转换,从而可以简化ADC与微控制器之间的接口。3.3 V数字电源可利用ADP3303 稳压器产生。
有多种方法可以为该电子秤系统供电,例如:利用主电源总线,或者利用ADP3303 (3.3 V)。用5 V电压激励电子秤时,必须使用主电源总线。用3.3 V电压激励称重传感器时,可以使用主电源总线或ADP3303 (3.3 V)。ADP3303 (3.3 V)是一款低噪声稳压器。此外,按照ADP3303 (3.3 V)数据手册的建议,在稳压器输出端配有降噪电容。为优化电磁屏蔽,稳压器输出先经过滤波,然后再给AD7780和称重传感器供电。由于电源或接地层上的任何噪声都会给系统带来噪声,导致电路性能降低,因此必须用低噪声稳压器产生供给AD7780和称重传感器的电源。
如果使用灵敏度为2 mV/V的2 kg称重传感器,则激励电压为5 V时,来自称重传感器的满量程信号为10 mV。称重传感器具有相关失调电压或TARE。此TARE的幅度最高可达称重传感器满量程输出信号的50%。称重传感器还有最高可达满量程±20%的增益误差。一些客户利用DAC来消除或抵消TARE。如果AD7780采用5 V基准电压,则增益设置为128时,其模拟输入范围等于±40 mV。相对于称重传感器的满量程信号(10 mV)而言,AD7780的模拟输入范围较宽,这有利于确保称重传感器的失调电压和增益误差不会使ADC前端过载。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0210/article_10884.html
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