ADI集成PGA的24位精密电子称方案

发布时间：2014-04-4 阅读量：805 来源: 发布人:

【导读】方案采用AD7191构建电子秤系统。AD7191是一款引脚可编程、低噪声、低漂移、24位Σ-Δ型转换器，集成PGA，使用内部时钟。该器件将大多数系统构建模块置于芯片内，简化了电子秤设计。它具有四种输出数据速率和四种增益设置，有助于简化与ADC的接口。

原理描述

AD7191提供一种集成式电子秤解决方案，可以直接与称重传感器接口。只需在模拟输入端用一些滤波器，在基准电压引脚上配置一些电容等外部元件，便可满足电磁屏蔽(EMC)要求。来自称重传感器的低电平信号由AD7191的内置PGA放大。该PGA经过编程，以128的增益工作。AD7191的转换结果送至微控制器，将数字信息转换为重量并显示在LCD上。

图1 采用AD7191的电子秤系统

系统性能分析

图2所示为实际的测试设置。为实现最佳系统性能，该测试设置使用一个6线式称重传感器。除激励、接地和两个输出连接外，6线式称重传感器还有两个检测引脚。这些检测引脚分别与惠斯通电桥的高端和低端相连。因此，可精确测量该电桥上产生的电压。

此外，AD7191具有差分模拟输入，接受差分基准电压。称重传感器差分SENSE线路与AD7191基准电压输入端相连，可构成一个比率式配置，不受电源激励电压的低频变化影响。如果采用4线式称重传感器，则不存在检测引脚，ADC基准电压引脚将与激励电压和地相连。这种配置中，由于存在连线电阻，激励电压与SENSE+之间将有压降，因此系统不是完全比率式。另外，低端上也会有连线电阻引起的压降。AD7191具有单独的模拟电源和数字电源。

数字电源独立于模拟电源，可以为2.7 V至5.25 V范围内的任意电压。微控制器采用3.3 V电源。因此，DVDD也采用3.3 V电源供电。这样就无需外部电平转换，从而可以简化ADC与微控制器之间的接口。有多种方法可以为该电子秤系统供电，可通过主电源或电池(如图1所示)供电。一个5 V低噪声稳压器用来确保AD7191和称重传感器获得低噪声电源。低噪声稳压器ADP3303 (5 V)用来产生5 V电源。虚线框内显示的滤波器网络用来确保系统获得低噪声AVDD。

此外，按照ADP3303 (5 V)数据手册的建议，在调节器输出端配有降噪电容。为优化电磁屏蔽能，稳压器输出先经过滤波，然后再给AD7191和称重传感器供电。3.3 V数字电源可利用ADP3303 (3.3 V)调节器产生。由于电源或接地层上的任何噪声都会给系统带来噪声，导致电路性能降低，因此必须用低噪声稳压器产生供给AD7191和称重传感器的全部电源。

如果使用灵敏度为2 mV/V的2 kg称重传感器，则激励电压为5 V时，来自称重传感器的满量程信号为10 mV。称重传感器具有失调电压或与之相关的TARE。此TARE的幅度最高可达称重传感器满量程输出信号的50 %。称重传感器还有最高可达满量程±20%的增益误差。一些客户利用DAC来消除或抵消TARE。如果AD7191采用5 V基准电压，则增益设置为128时，其模拟输入范围等于±40 mV。相对于称重传感器的满量程信号(10 mV)而言，AD7191的模拟输入范围较宽，这有利于确保称重传感器的失调电压和增益误差不会使ADC前端过载。

图2 测试实物图

在实际操作中，称重传感器本身会引入一定的噪声。AD7191的漂移也会导致称重传感器发生一定的时间和温度漂移。为确定完整系统的精度，可以将该电子秤通过USB连接器与PC相连，然后利用LabView软件评估电子秤系统的性能。图3显示将1 kg重物置于称重传感器上，并收集500次转换结果所测得的输出性能。软件计算出的系统噪声为17 nV(均方根值)和98 nV(峰峰值)，相当于102,000无噪声采样数或16.6位无噪声分辨率。图4显示重量方面的性能。相对于500个码，输出的峰峰值变化量为0.02克。因此，该电子秤系统的精度达到0.02克。

上图所示为连接称重传感器之后，从AD7191回读得到的实际转换结果。在实际操作中，电子秤系统会采用数字后置滤波器。在后置滤波器中另外执行均值计算会进一步提高无噪声采样数，但数据速率会降低。

相关资讯

贸泽电子发布智能家居开发平台，集成Arduino/NXP/Qorvo创新方案

为加速智能家居的普及与创新，全球知名电子元器件分销商贸泽电子重磅推出全新的 “智能家居资源中心”。该中心汇聚海量精选技术资料，为工程师打造下一代自动化与互联解决方案提供强力支持。随着智能恒温器、冰箱等物联网设备深入家庭生活，用户对个性化体验、能源效率与安心安全的需求激增。工程师们正面临着融合如三频通讯、Matter协议等前沿技术以构建无缝智能生态系统的挑战。贸泽的资源中心正是为此而生，致力于简化设计流程，将未来互联家庭的愿景变为现实。

思特威突破车载视觉"卡脖子"难题：首颗全流程国产3MP CIS量产

在全球汽车产业加速迈向智能化、网联化的浪潮中，高可靠、高性能的车载图像感知系统扮演着至关重要的角色。环视摄像头作为感知车辆周边环境的“眼睛”，其性能直接关系到驾驶安全与辅助驾驶功能的体验。2025年7月，思特威（上海）电子科技股份有限公司（股票代码：688213）正式发布Automotive Sensor (AT) Series系列的重要成员——SC326AT。这不仅是一款3MP（300万像素）高性能车规级CMOS图像传感器新品，更是思特威车载系列中首款实现设计、制造到量产全流程国产化的里程碑式产品。它基于思特威自研的CarSens®-XR工艺平台打造，在核心成像性能、环境适应性及系统集成度上均实现显著突破，直指高端环视应用的痛点，为提升智能汽车感知系统的韧性与竞争力提供了强有力的国产化支撑。

苹果芯片版图再扩张！7款自研芯片曝光，深化垂直整合战略

根据近期知名开发者社区曝光的最新信息显示，苹果正在加速其芯片自研进程，计划推出至少7款尚未对外公开的全新芯片设计。这一雄心勃勃的计划涵盖了其核心终端产品线，包括应用于未来iPhone的A19系列、下一代Mac的M5系列、新款Apple Watch处理器、第二代5G调制解调器C2，以及一款具备突破性集成设计的通信芯片Proxima。多项证据表明，苹果正加速推进全产品线核心处理器代际更新，深化垂直整合优势。

轴向电阻SMD化！Vishay AC03-CS WSZ系列降本增效解决方案详解

在现代电子制造业，提升自动化装配效率与降低生产成本是企业持续追求的目标。通孔元件（THT）在贴装环节往往需要额外的插件工序，相较表面贴装元件（SMD）效率较低。针对这一行业痛点，全球领先的电子元件制造商威世科技（Vishay Intertechnology, Inc., NYSE: VSH）宣布其广受欢迎的AC03-CS系列轴向绕线安全电阻推出创新的WSZ引线版本选件。这一设计革新使得原本需要插件工艺的轴向电阻能够无缝融入标准的SMT（表面贴装技术）生产线，显著缩短装配周期并有效控制整体制造成本。本次升级为汽车电子、工业驱动及智能能源等领域的关键安全电路设计提供了兼具性能与成本效益的全新解决方案。

Meta豪掷2亿美元争抢AI顶尖人才，超级智能团队组建引发行业震动

全球人工智能人才争夺战已进入白热化阶段。Meta公司近期以突破行业纪录的薪酬方案招募前苹果公司AI模型研发负责人庞如明（Ruoming Pang），据悉该方案总价值逾2亿美元，包含现金奖励与长期股权激励。此举标志着科技巨头对顶尖AI人才的投入达到前所未有的量级。