利用內(nèi)置PGA的24位Σ-Δ型ADC AD7780實(shí)現(xiàn)電子秤設(shè)計(jì)
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當(dāng)輸出數(shù)據(jù)速率為10 Hz時(shí)，AD7780的均方根噪聲為49 nV。無噪聲采樣數(shù)等于
其中系數(shù)6.6用來將均方根電壓轉(zhuǎn)換為峰峰值電壓。
因此，以克(g)為單位表示的分辨率等于
無噪聲分辨率等于
在實(shí)際操作中，稱重傳感器本身會(huì)引入一定的噪聲。AD7780的漂移也會(huì)導(dǎo)致稱重傳感器發(fā)生一定的時(shí)間和溫度漂移。為確定完整系統(tǒng)的精度，可以將該電子秤通過USB連接器與PC相連，然后利用LabView軟件評(píng)估電子秤系統(tǒng)的性能。圖3顯示將1 kg重物置于稱重傳感器上，并收集500次轉(zhuǎn)換結(jié)果所測(cè)得的輸出性能（使用5 V激勵(lì)電壓）。軟件計(jì)算的系統(tǒng)噪聲為50 nV（均方根值），相當(dāng)于30,300無噪聲采樣數(shù)或14.9位無噪聲碼分辨率。
利用內(nèi)置PGA的24位Σ-Δ型ADC AD7780實(shí)現(xiàn)電子秤設(shè)計(jì)
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圖3. 500次采樣所測(cè)得的輸出碼，體現(xiàn)出噪聲的影響 |
利用內(nèi)置PGA的24位Σ-Δ型ADC AD7780實(shí)現(xiàn)電子秤設(shè)計(jì)
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圖4. 500次采樣所測(cè)得的輸出（單位為千克），體現(xiàn)出噪聲的影響 |
圖4顯示重量方面的性能。相對(duì)于500個(gè)碼，輸出的峰峰值變化量為0.075克。因此，該電子秤系統(tǒng)的精度達(dá)到0.075克。
上圖所示為連接稱重傳感器之后，從AD7780回讀得到的實(shí)際（原始）轉(zhuǎn)換結(jié)果。在實(shí)際操作中，電子秤系統(tǒng)會(huì)采用數(shù)字后置濾波器。在后置濾波器中另外執(zhí)行均值計(jì)算會(huì)進(jìn)一步提高采樣數(shù)，但數(shù)據(jù)速率會(huì)降低。
常見變化
注意：本文的噪聲規(guī)格相對(duì)于PGA增益為128而言。
AD7780是一款低噪聲、低功耗ADC，適合電子秤設(shè)計(jì)。其它合適的ADC有AD7798和AD7781。AD7781與AD7780的功能組合相同，但前者為20位ADC。AD7798的輸出數(shù)據(jù)速率選擇范圍更寬。在4.17 Hz時(shí)，其均方根噪聲為40 nV。
AD7799適用于中端電子秤。當(dāng)輸出數(shù)據(jù)速率為4.17 Hz時(shí)，其均方根噪聲為27 nV。
AD7190、AD7192和AD7191適用于精密電子秤設(shè)計(jì)。當(dāng)輸出數(shù)據(jù)速率設(shè)置為4.7 Hz時(shí)，AD7190的均方根噪聲為8.5 nV。它也具有較寬的輸出數(shù)據(jù)速率范圍。它的工作速率最高可達(dá)4.8 kHz，同時(shí)仍能保持良好的性能。AD7192與AD7190引腳兼容，但前者的均方根噪聲略高。當(dāng)輸出數(shù)據(jù)速率為4.7 Hz時(shí)，AD7192的均方根噪聲為11 nV。AD7191是一款引腳可編程器件，具有四種輸出數(shù)據(jù)速率和四種增益設(shè)置。由于它具有引腳可編程能力，并且功能較少，因此易于使用。AD7191的均方根噪聲與AD7192相同。
與其它高精度電路一樣，必須采用適當(dāng)?shù)牟季帧⒔拥睾腿ヱ罴夹g(shù)。欲了解更多信息，請(qǐng)參考教程MT-031——“實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的接地并解開AGND和DGND的謎團(tuán)”，以及 教程MT-101——“去耦技術(shù)”。
設(shè)計(jì)和集成文件設(shè)計(jì)與集成文件由我們的工程師編寫，可用于設(shè)計(jì)該電路。
CN0107 Design & Integration Files
- Schematic
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- PAD Files
- Assembly Drawing
| 產(chǎn)品 | 描述 | 可提供樣片的產(chǎn)品型號(hào) |
| AD7780 | 24位、引腳可編程的低功耗Σ−Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器 | AD7780BRZ AD7780BRUZ |
| ADP3303 | 高精度anyCAP®、200 mA低壓差線性穩(wěn)壓器 | ADP3303ARZ-3 ADP3303ARZ-3.3 ADP3303ARZ-5 |
評(píng)論