隨著電子衡器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，市場對低功耗和高精度提出了越來越高的要求,。深圳市芯?？萍甲鳛閲鴥?nèi)領先的模擬、數(shù)?；旌霞呻娐吩O計企業(yè),，在電子衡器芯片和電能計量芯片領域具有國內(nèi)領先的水平，芯?？萍纪瞥龅母呔?4位ADC芯片更是填補了國內(nèi)中高端電子衡器芯片領域的空白,，并針對低功耗、高精度這一趨勢推出了CSU11XX衡器SoC芯片,。CSU11XX芯片最大的優(yōu)勢是同時滿足了自動上秤人體秤,、太陽能人體秤對低功耗的要求，以及口袋秤對高精度的要求,。利用CSU11XX設計的自動上秤人體秤,，平均待機功耗可以低至3uA以下，太陽能人體秤稱重電流在20uA以下,，口袋秤分度可以達到三萬分之一,。

　　衡器SoC芯片CSU11XX及應用

　　CSU11XX集成了8位RISC MCU，4K×16 OTP(可作為用戶數(shù)據(jù)PROM),、256 RAM,、4×18 LCD，以及16個I/O口(除這16個I/O口外,，所有的“Seg”口均可復用為輸出,，使得IO總數(shù)最多達到26個)，雙通道高速,、高精度ADC,，最高數(shù)據(jù)輸出速率為16kHz(精度為12位，增益為32),，最高精度達到18位(增益為128,，速率為32Hz)。為了能夠在一個芯片上同時滿足低功耗和高精度的要求,，CSU11XX提供了“功耗-精度-速度”相互平衡的選項,，即用戶可以通過配置較低的ADC工作電流來實現(xiàn)低功耗，但這種情況下線性度較差,，只能夠用于5000點以下的秤,，也可以配置較大的工作電流來實現(xiàn)30,000分度的精度和線性度，為工程師進行多種類型的方案開發(fā)提供便利,，只需要在配置上稍作改動,，就可以滿足不同的市場需求。

　　圖：CSU11XX內(nèi)部功能框圖,。

　　以下針對三種不同的應用提供設計思路：

　　全球最低功耗自動上秤人體秤方案,。自動上秤人體秤的平均功耗取決于兩個因素：靜態(tài)功耗及動態(tài)功耗。其中靜態(tài)功耗由芯片的漏電流,、看門狗模塊電流組成,，CSU11XX的漏電流為0.5uA，看門狗模塊電流為0.7uA,，總靜態(tài)電流為1.2uA,。動態(tài)電流主要由ADC與傳感器工作電流構成，決定性的因素包括ADC+傳感器的功耗以及供電的時間窗口長度,。對于人體秤這種對精度要求不高的應用,，我們可以選擇最低的ADC偏置電流，把ADC+傳感器的總功耗降低到2.5mA,。時間窗口控制上,，使用8K的輸出速率，采用第三個AD值,，總時間為375uS,。得到AD值之后，直接與預先計算出來的上秤判決AD閾值比較,，超過則起秤,，否則繼續(xù)休眠。所以總功耗為1.2uA+375uS×2.5mA/1S=1.2uA+0.94uA=2.14uA,。實測值會介于2uA至4uA之間(由于工藝漏電流的離散性),。

　　全球最低成本的太陽能人體秤方案。太陽能人體秤的出現(xiàn),，主要是為了避免普通電池對環(huán)境的危害,，達到環(huán)保的目的。但是,，目前市面上的太陽能人體秤需要昂貴的傳感器和PS08主芯片,。造價成本極大的限制了太陽能人體秤的市場占有率。CSU11XX提供了專門為太陽能人體秤而設計的特性,。設計時使用1KHZ的AD輸出速率,，使用第四筆AD，每秒鐘稱重一次,，則所需的動態(tài)功耗為4次×2.5mA×(1/1000秒)=10uA,，LCD顯示所需的功耗為5uA(驅(qū)動電路工作電流)+5uA(玻璃消耗)=20uA。

　　三萬分度的手掌秤方案,。在手掌秤應用場合,，最重要的是精度和線性度。為達到這個目的，我們需要把ADC的工作電流配置為人體秤場合的4倍,。并把ADC的輸出速率降低到7.6HZ,，PGA=256，在這種模式下,，ADC的穩(wěn)定性非常高,。在程序中，將AD值進行4次算術平均,，再進行8次滑動平均(需要使用滑動緩存快速刷新機制來保證反映速度),，即可得到穩(wěn)定的三萬分度手掌秤。

　　本文小結

　　以上三個方案可以涵蓋大部分的家用秤市場,，對于廚房秤,、脂肪秤只需要稍作修改即可。同時,，為了方便客戶進行開發(fā),，芯海科技還為每一種方案都提供了參考設計,，可以提供全套的電路圖及源代碼,，為客戶產(chǎn)品開發(fā)提供了極大的便利。(作者：劉小靈 深圳市芯?？萍加邢薰?