芯海科技计重秤方案

发布时间:2014-01-16 阅读量:853 来源: 发布人:

【导读】CS1231/CS1232是两款高精度24位Sigmal-Delta模数转换器(ADC),内部集成低噪声仪用放大器,集成RC振荡器。CS1231在PGA=128时有效精度为20.3位,CS1232在PGA=128时有效精度为20.8位,CS1231/CS1232用于设计的计重秤方案可达到1/60000的精度(传感器灵敏度:2mV/V)。

计重秤芯片选型

该方案采用的是芯海科技CS1231芯片。CS1231是一款高精度24位Sigmal-Delta模数转换器(ADC),内部集成低噪声仪用放大器,集成RC振荡器。CS1231最高有效精度(ENOB)可达21.2位,可广泛应用于高精度测量领域。

1、芯片特点

集成低噪声PGA,放大倍数可选64,128;
集成单通道24位无失码差分输入,PGA=128时ENOB为20.3;
P-P噪声(PGA=128):10Hz:183nV;80Hz:421nV;
集成RC振荡器(±8%),也可外接时钟输入;
输出速率10Hz/80Hz可选;
集成2线SPI通讯接口;
INL小于0.001% ;

2、原理框架图

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图1 芯片框架图

3、芯片应用场合

工业过程控制、电子秤、液体/气体化学分析、血液计、智能变换器、便携式设备。

4、部分原理简介

(a)电源

AD部分与MCU部分的工作电源分离。MCU部分工作电源与显示的工作电源为同一电源,此电源会由于MCU的工作电流及显示的电流变化而造成一定的波动,所以在高精度应用场合,为了避免MCU部分的工作电源对AD部分工作电源造成影响,于是将AD部分的工作电源与MCU的工作电源分开。

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图2 AD部分电源

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图3 MCU部分电源

参考电源设计

参考电源REFP端与AVCC相连,REFN端与AGND相连,使用2个电容(C13、C14)进行滤波,C13用于滤除高频段噪声,C14用于滤除频段较低的噪声。

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图4 参考电源设计原理图

(b)通信接口处理

CS1231的通讯接口与MCU相连的过程中,各串联1个1K的电阻,此电阻可以平衡MCU与ADC之间接口的电压,同时还可以提高通讯在EMC方面的可靠性。

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图5 参考通信电路

(c)模拟输入端电路
 
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图6 模拟输入端电路

(1) 桥式传感器供电。使用VREF为传感器的激励电源,旁接一个电容C12以保证激励电源的稳定性。
(2) 信号输入端经过一个RC滤波器(R6、C16;R7、C18)再进入ADC,用于提高抗RF辐射干扰性能。

计重秤方案介绍

方案特点:

精度可达到1/60000,抗射频能力强;
高低温性能:6ppm/度,集成RC振荡器,外围电路简单;
ADC的设置由芯片的引脚硬件上确定,可靠性强;
集成2线SPI通讯接口,与主控器的接口简单;
外围电路简单,PCB Layout方便;

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设计框架图
 
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图7 计重秤方案框架
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