如何用位模数转换器CS设计电子秤

如何用24位Σ-Δ模数转换器CS1240设计电子秤CS1240是一款中国本土开发的精密模数转换(ADC)芯片，分辨率为24位，有效精度高达21位，可以广泛应用于工业过程控制、电子秤、气体/液体检测仪和血液计等各种应用。本文描述了该芯片的主要特点，并以普通和高精度电子秤为例，讨论了CS1240的典型应用电路。芯海科技自主研发的CS1240是一款24位高精度、低功耗Σ-Δ模数转换芯片，其分辨率为24位，有效精度高达21位，可以在2.7V-5.5V电源电压条件下工作。CS1240具有8个模拟输入端、8个数字输入输出通道，可以选择输入通道模拟缓冲器或者直接将信号输入模数转换器，模拟缓冲器可以有效提高芯片的输入阻抗。芯片提供内部测试电流(2微安)，可以检测输入端开路或短路情况。集成的8位数模转换器(DAC)可以通过寄存器控制来调节输入信号的偏置电压，有效扩大输入信号的范围，最大可以调整满幅度(FS)的50%。图1：CS1240芯片功能结构图。CS1240/1241带有片内1～128倍可编程增益放大器(PGA)，在128倍时，有效分辨率可达19位。调制器是一个二阶Σ-Δ调制器，芯片的FIR滤波器提供50Hz和60Hz陷波滤波，有效提高芯片的抗干扰性能。CS1240/1241提供兼容串行外围接口(SPI)的串行接口总线，并且可以通过配置使用多达8个数字I/O，只需要少量的外围元件就可以构成多种多样的应用电路。CS1240的功能结构图如图1所示。典型应用电路电子秤是目前常用的计量仪器，广泛应用在人们的日常生活中，图2示出了电子秤的基本原理图。红由于凭CS香12泡40湾丰富冲的功徐能，弦并且舰带有究SP系I接话口可螺以方龙便的凶与M寨CU足进行答通讯袄，因铁此只现需极姑少量凝的外冈围元扔件就惜可以温构成初多种饲应用慨方案鸭，特掀别适撒合应由用在尿电子携秤中盾。例渗如，晕由于新片内革自带养PG域A，坚因此拦就可瞒以不舌需要为外部畅的放慎大电膛路，廉这样凶可减局小系截统的盾噪声克，降躁低成乒本。珍芯片术带有龙自纠聪正电妖路和测系统晕纠正版电路师，可朽以纠炊正芯谣片及拒系统蛇的增破益误碧差和苍失调裹误差违，进互一步报提高汗了精福度。和CS雨12吐40百的参弟考电担压输把入可姐以直体接用转电源稿电压纵，这贴样就忠不需寇要额租外的荐参考易源，交可以卧简化墨电路脚设计呀、降尼低成太本。法投图2予：电狭子秤共系统良的基岩本组昆成。善窗1．进普通财电子伶秤设快计方简案呀图3手是采租用C惨S1酬24普0实像现的宿普通谢电子言秤电隶路原翻理图急。传侍感器禽出来有的信舍号经近过外后部的配无源偏滤波友器滤浸波后渗，送芽入到选CS绝12鱼40宣中。截滤波霜器包瞒括两羡个部痒分：衡第一蚕部分膀是由叠电感月和电就容组森成的贡EM佳I滤牙波器藏，用测来减恶小外鼓部环鞠境对线于电寺路的亲影响闯；第别二部钞分是块由电唉阻和宪电容悦组成聚的R涌C恳滤波潮器，走用来鸡限制泊输入类信号甩的带却宽，锐降低统输入皇信号惑的噪轮声。切由于慎CS旱12莫40绍内部当自带拘有P拐GA呜电路语，所艳以图锄2中炮所示素的放锅大部妻分在屿本电喇路中类不需弯要。院PG具A的方增益斜一般厅设置迷为6柔4或逮者1市28道。参砌考电绑压输瓜入可主以直迈接接馋在电梯源和样地上洗，因效此不评需要筝额外声的参电考电合压。梢为了估减小鬼参考滚源的灯噪声控，需刷要在目参考苍源的县输入危端加猎入1漆0u舟F的糊滤波椒电容倒，这夺个电星容越途靠近毫芯片鬼越好硬。在去电路累正常浇工作游以前投，可贿以通淋过自遇纠正前和系椅统纠宾正来设纠正重芯片刺和系侧统的辰增益努误差代以及宏失调较误差微来提进高整染个系芳统的居精度窑。调馆图3骡：普虫通电史子秤搬电路镇电气亲原理页图。尖虾CS浊12愉40想通过近SP础I接阿口与店MC受U进像行通船讯。防SP炒I接盟口为吸标准搁的四槽线S明PI另接口当，包滥括片必选信盲号C摄S、说串行蛾时钟稿SC抖LK疲、串烂行输银入S张DI饭和串什行输迷出S嫂DO捎。通柿过S愁PI腾接口尘，可救以读巨写C冠S1引24金0内奖的各扛个控夹制寄践存器臭和数宾据寄伴存器良。可溉以看与出，所整个泳电路顶只需帆极少哈量的挤外围他元件怜(主织要是葵一些莫起滤酿波作蹲用的汽电容盐、电捐感以习及电到阻等毒无源竟器件加)，葱实现你起来雹非常区简单拾。因在设扎计电雁路时嚼需要慕注意撒的是巩，因采为C蜜S1伍24猴0是渣数模什混合果芯片商，为棕了防妙止数监字部咸分的添噪声度对模图拟电替路造笨成影村响，秩最好蓝使用泡单独扫的数耳字电汇源和胸模拟碍电源亡，在掏电容秧的输和入端酷要加里入旁团路电猾容来耻减少北电源症噪声消对于聋电路跌的影胜响。首在制链作P魔CB遇板时蜻，数吓字地纪和模渣拟地症要分优开，模最后优通过他单点撤接触稼连接飞起来晶。描2．睡高精菠度电穷子秤库设计农方案弟一般催说来图，传搬感器悬输出倒的电汉压值终都非塞常小杀，基砌本上拦都是抓毫伏粘级甚算至微更伏级爽。在摘设计汪高精剪度电米子秤撕时，黑需要瓦外部融放大若电路跨来获株得足积够的粉增益掠。图电4给以出了唯高精鄙度电漆子秤轻的电米路原烧理图式。祥与图纠3显舰示的每方案思相比衣，这剪个电亮路主倚要是康增加香了由在两个及运算材放大罚器(鹿简称渣运放演)及据电阻梁RG钩和R呀F组均成的集放大吸电路级。这念个放妥大电作路的仆增益拆为：杆骗图4线：高浩精度呆电子话秤电霉气原害理图榴。逗通过疫调节痕RG失和R捏F的耻值，立就可讽以获腹得所悉需要级的增迷益，清配合届CS索12旋40年提供跪的最存大1季28慰倍增棕益，似可以渔将输传入信理号放扮大到讨所需育要的础幅度假。训选择疲运放丈时要弄注意盛，由耀于输拳入信誉号的墙幅度循很小曾，因坝此对食运放仁的噪洗声性深能和浴失调尝电压玩要求经非常格高，慌应选育择低翁噪声斥、低宣失调怀的运命算放忆大器田。及本文去小结恒目前尊，电派子秤浓正朝稍着小圾型化伐、高款精度谷、智乌能化屡方向崇发展疑。C匹S1丢24后0采嘴用外赤形为绕10跃.2幕×5宇.3行mm额的S筝SO撞P2培8脚且封装伴，尺蜡寸很搜小，吐所需清的外欧围器弦件也多很少位，满杯足了婶电子揪秤小良型化已的需伪求；笼它还驾提供踩了2秒4位钟无失换码，轿21烛位有调效精这度的格高性跳能，箭满足上了电景子秤睬高精起度的韵需求荡；其棒内置驶各