ADI用于电子秤的解决方案

模数转换器(ADC) — 鉴于低满度电压和高精度要求,电子秤系统需要一个分辨率非常高的Σ-△ ADC与称重传感器连接。

电子秤的基本传感器是电阻桥称重传感器(又称作负荷传感器)。在无负载状态下,如图1所示,电阻桥为零度中心值,并且处于完全平衡状态(例如,VOUT = 0 V)。

称重传感器 — 当砝码加到电子称上后,电桥受到一个微小的物理应变,导致微小的电阻值变化,从而驱动输出电压(VOUT)变化。输出电压幅度与称重传感器的灵敏度特性有关,单位为毫伏每伏(mV/V)。最常见的称重传感器的灵敏度指标为2 mV/V。这里的“每伏”与激励电压(VEXC)有关。通常使用5 V电压激励电桥, 如右边的图2所示, 如果用5 V电压激励2 mV/V的电桥,那么称重传感器的最大输出为10 mV。

ADC 噪声 — 从电压角度来看,在只有10 mV的满度范围内需要划分20,000个离散步距,意味着每个计数只有500 nV。为了保证每个计数无抖动,ADC的固有噪声峰峰值要小于500 nV。因此,Σ-△ADC通常采用噪声而不是其它类型ADC所采用的信噪比(SNR)来表征它的性能。但是,通常采用噪声有效值(RMS)来表征噪声,统计上噪声峰峰值(无跳动)是噪声有效值的6.6倍。因此,在这个例子中,一个具有小于等于75 nV噪声有效值的Σ-△ ADC才能满足要求。

分辨率或计数 — 分辨率的大小取决于电子秤自身系统的需求。电子秤设计工程师以计数的方式度量分辨率。计数的数量由最大测量范围内无跳动最小称重单位决定。例如,如果一个称重系统需要以100 mg无跳动步距测量2 kg范围内的重量,那就需要一个20,000的计数系统。

ADI的AD779x系列产品提供了低噪声与低功耗间的完美结合,从而使它们特别适合电池供电的称重应用。如图3所示,AD7799计数能力超过56,000,这意味着在上面的例子中,它能够以36 mg无跳动步距测量2 kg范围的重量。该系列全部产品都包含一个内置的仪表放大器——节省了成本,减小了尺寸,缩短了设计周期。50/60Hz工频干扰抑制能力以及可编程输出数据更新速率的灵活选择已成为标准特性。

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