CN0155 有關其他無需交流激勵的電子秤電路，請參加電路筆記CN-0102、CN-0107、CN-0108、CN-0118和CN-0119。 除外部稱重傳感器和PC外，圖1所示電路均包含在AD7195評估板(EVAL-AD7195-EBZ)上。 與評估板的接口通過標準USB連接器J1進行。J1用于將評估板連接到PC的USB端口。AD7195評估板附帶標準USB連接器線纜，通過該線纜可將評估板與PC的USB端口連接起來。AD7195評估板可利用9 V電池B1供電，或利用J31上連接的外部9 V直流電源供電。9 V電壓通過板載高精度、低功耗5 V輸出穩(wěn)壓器ADP3303-5降壓到5 V。利用鏈路J1可將此5 V電壓用作AD7195的電源。要使用此選項，應將鏈路J1放在5 VBAT位置。 設備要求 除外部稱重傳感器外，只需要EVAL-AD7195-EBZ評估板和運行Windows? 2000、Windows XP或Windows Vista（32位）的PC。本電路筆記所示結果是采用Tedea Huntleigh 505H-0002-F070稱重傳感器獲得的。該稱重傳感器未附帶評估板，客戶須向制造商購買。 開始使用 EVAL-AD7195-EBZ評估板附帶光盤，其中的軟件可安裝在標準PC上，用來控制AD7195。軟件通過評估板附送的USB線纜與AD7195通信。通過軟件可將轉換數據從AD7195讀取并顯示出來，或加以存儲以供日后分析。 應先使用AD7195評估板附送的光盤安裝AD7195評估板軟件，再將評估板連接到PC。有關完整詳細信息，請參閱 AD7195評估板用戶指南（參見CN0155設計支持包：http://www.analog.com/CN0155-DesignSupport）。 功能框圖 評估板用戶指南給出了測試設置的功能框圖（參見CN0155 設計支持包：http://www.analog.com/CN0155-DesignSupport）。 設置與測試 關于AD7195評估板設置與測試的完整說明，請參閱AD7195評估板用戶指南（參見CN0155 設計支持包：http://www.analog.com/CN0155-DesignSupport）。 安裝軟件之后，應按照AD7195評估板用戶指南設置適當的鏈路（跳線），配置AD7195評估板以使用外部稱重傳感器（參見CN0155 設計支持包：http://www.analog.com/CN0155-DesignSupport）。務必先設置鏈路，再給評估板通電。 稱重傳感器連接到評估板接頭J4。電子秤演示的操作參見AD7195評估板用戶指南（參見CN0155 設計支持包：http://www.analog.com/CN0155-DesignSupport）。 利用交流激勵，即可使用外部MOSFET來切換稱重傳感器的激勵電壓極性。然后對相鄰值求平均值，以消除直流感應偏差。AD7195包含內部邏輯來控制外部MOSFET的開關。來自AD7195的驅動信號經過精確定時，非重疊，可確保在切換橋式驅動電壓的極性時不會發(fā)生短路。上拉和下拉電阻1 MΩ連接到ACX2和ACX2，防止上電時短路。 AD7195提供一種集成式交流激勵稱重傳感器解決方案。AD7195可接受反向基準電壓，當稱重傳感器的激勵電壓反向時，就需要這種特性。AD7195將交流激勵與轉換保持同步，然后求平均值。只需用到很少的外部元件。除了MOSFET晶體管外，只需在模擬輸入端用一些濾波器，在基準電壓引腳上配置一些電容等外部元件，便可滿足電磁屏蔽(EMC)要求。 來自稱重傳感器的低電平信號由AD7195的內置PGA放大。該PGA經過編程，以128的增益工作。AD7195的轉換結果通過USB接口送至PC。使用Labview軟件可將轉換結果轉換為重量并顯示。 圖2所示為實際的測試設置。為實現最佳系統(tǒng)性能，該測試設置使用一個6線式稱重傳感器。除激勵、接地和2個輸出連接外，6線式稱重傳感器還有2個檢測引腳。這些檢測引腳分別與惠斯登電橋的高端和低端相連。因此，盡管線路電阻會引起壓降，但仍能精確測量該電橋上產生的電壓。此外，AD7195具有差分模擬輸入，接受差分基準電壓。稱重傳感器差分SENSE線路與AD7195基準電壓輸入端相連，可構成一個比率式配置，不受電源激勵電壓的低頻變化影響，也無需精密基準電壓源。如果采用4線式稱重傳感器，則不存在檢測引腳，ADC基準電壓引腳將與激勵引腳EXC +和EXC -相連。這種配置中，由于存在線路電阻，EXC +/ EXC –引腳與SENSE+/SENSE-之間將有壓降，因此系統(tǒng)不是完全比率式。 圖2. 采用AD7195的電子秤系統(tǒng)設置 ? AD7195具有單獨的模擬電源引腳和數字電源引腳。模擬部分必須采用5 V電源供電。數字電源獨立于模擬電源，可以為2.7 V至5.25 V范圍內的任意電壓供電。 微控制器采用3.3 V電源。因此，DVDD也采用3.3 V電源供電。這樣就無需外部電平轉換，從而可以簡化ADC與微控制器之間的接口。 有多種方法可以為該電子秤系統(tǒng)供電，例如：利用主電源或利用電池（如圖1所示）供電。一個5 V低噪聲穩(wěn)壓器用來確保AD7195和稱重傳感器獲得低噪聲電源。ADP3303 (5 V)是一款低噪聲調節(jié)器，用來產生5 V電源。虛線框內顯示的濾波器網絡用來確保系統(tǒng)獲得低噪聲AVDD。此外，按照ADP3303 (5 V)數據手冊的建議，在調節(jié)器輸出端配有降噪電容。為優(yōu)化電磁屏蔽性能，調節(jié)器輸出先經過濾波，然后再給AD7195和稱重傳感器供電。3.3 V數字電源可利用ADP3303 (3.3 V)調節(jié)器產生。由于電源或接地層上的任何噪聲都會給系統(tǒng)帶來噪聲，導致電路性能降低，因此必須用低噪聲調節(jié)器產生供給AD7195和稱重傳感器的全部電源。 如果使用靈敏度為2 mV/V的2 kg稱重傳感器，則激勵電壓為5 V時，來自稱重傳感器的滿量程信號為10 mV。稱重傳感器具有相關失調電壓或TARE。此TARE的幅度最高可達稱重傳感器滿量程輸出信號的50%。稱重傳感器還有最高可達滿量程±20%的增益誤差。一些客戶利用DAC來消除或抵消TARE。如果AD7195采用5 V基準電壓，則增益設置為128且器件配置為雙極性工作模式時，其模擬輸入范圍等于±40mV。相對于稱重傳感器的滿量程信號(10 mV)而言，AD7195的模擬輸入范圍較寬，這有利于確保稱重傳感器的失調電壓和增益誤差不會使ADC前端過載。 當一階濾波器陷波設置值為4.7Hz時，AD7195的均方根噪聲為6 nV，峰峰值噪聲為40 nV。當使用交流激勵時（選中sinc4濾波器），這相當于1.17 Hz的輸出數據速率。無噪聲采樣數等于 在實際操作中，稱重傳感器本身會引入一定的噪聲。圖3顯示將1 kg重物置于稱重傳感器上，并收集500次轉換結果所測得的輸出性能。軟件計算的系統(tǒng)噪聲為10nV（均方根值）和51nV（峰峰值），相當于196,000無噪聲數或17.5位無噪聲分辨率（根據測得的峰峰值噪聲計算得出）。 圖3. 500次采樣所測得的輸出碼，體現出噪聲的影響 ? 圖4顯示重量方面的性能。相對于500個碼，輸出的峰峰值變化量為0.01克。因此，該電子秤系統(tǒng)的精度達到0.01克。 圖4. 500次采樣所測得的輸出（單位為克），體現出噪聲的影響 ? 上圖所示為連接稱重傳感器之后，從AD7195回讀得到的實際（原始）轉換結果。在實際操作中，電子秤系統(tǒng)會采用數字后置濾波器。在后置濾波器中另外執(zhí)行均值計算會進一步提高無噪聲采樣數，但數據速率會降低。 與其它高精度電路一樣，必須采用適當的布局、接地和去耦技術。欲了解更多信息，請參考 教程MT-031——“實現數據轉換器的接地并解開AGND和DGND的謎團” ，以及教程MT-101——“去耦技術”。 CN0155 CN0155 利用內置PGA和交流激勵的24位Σ-Δ型ADC AD7195實現精密電子秤設計 該電路為采用 AD7195構建的交流激勵電子秤系統(tǒng)。AD7195是一款超低噪聲、低漂移24位Σ-Δ ADC，內置PGA和驅動器來實現稱重傳感器的交流激勵。該器件將大多數系統(tǒng)構建模塊置于芯片內，因此能夠簡化電子秤設計。在4.7 Hz至4.8 kHz的完整輸出數據速率范圍內，AD7195均能保持良好的性能，可用于以較低速度工作的電子秤系統(tǒng)，以及較高速電子秤系統(tǒng)。 圖1. 采用內置交流激勵的AD7195的電子秤系統(tǒng)（簡化原理圖，未顯示所有連接） ? CN0155 CN0155 | circuit note and reference circuit info 利用內置PGA和交流激勵的24位Σ-Δ型ADC AD7195實現精密電子秤設計 | Analog Devices 該電路為采用 AD7195構建的交流激勵電

• 單電源供電的電子秤系統(tǒng)
• 通過AC激勵驅動電橋
• 處理最高為4.8kHz的快速數據速率
• 集成PGA允許使用多種壓力傳感器
• 高精度壓力應用

(analog)