《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于AD7190內(nèi)部PGA的24位Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器
摘要: 該電路是一個電子秤系統(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,,因為該系統(tǒng)的大部分組成部分,,包括在芯片上。
Abstract:
Key words :

電路功能及優(yōu)點

該電路是一個電子秤系統(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,,因為該系統(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顯示了實際的測試設(shè)置。因為這使系統(tǒng)性能優(yōu)化,。負(fù)載有兩個意義引腳,,除了激發(fā),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(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4線負(fù)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(tǒng)是不完全成比例,,因為將有一個激勵之間的電壓,,由于導(dǎo)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(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,,因為無需外部電平轉(zhuǎn)換是必需的。

在AD7190具有獨立的模擬和數(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,,因為無需外部電平轉(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)速率時的增益等于128。這個情節(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)激勵電壓為5伏特有稱重傳感器有一個相互抵消,去皮,,與它關(guān)聯(lián),。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(dá)到± 20%滿量程,。有些客戶使用一個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(dāng)輸出數(shù)據(jù)速率為4.7赫茲,。在無噪聲計數(shù)值等于

Equation 1




其中6.6因素轉(zhuǎn)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(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,,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)顯示實際(原)轉(zhuǎn)換讀回時,,從稱重傳感器連接AD7190。在實踐中,,一個數(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,,無噪聲計數(shù)的數(shù)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(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,。它有四個輸出的數(shù)據(jù)傳輸速率和4個增益設(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,,AD7799的是一個合適的設(shè)備。在一個輸出數(shù)據(jù)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(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,輸出數(shù)據(jù)速率為10赫茲,。

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