高性能低成本电子秤的参考设计

　　高性能低成本电子秤的参考设计

　　引言

　　电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。大多数电子秤是以1:3，000或1:10，000的分辨率输出最终的称重值，使用伦目t一14以t的模数转换器很容易慢足要求。然而，高精密检测的电子秤表明要达到这种分辨率，AOC的精度需要接近于20bit。本文将讨论一些电子秤系统的技术指标以及设计和构建一个电子秤系统所需考虑的问题。设计中主要考虑峰峰值(pP)噪声分辨率、AOC的动态范围、增益漂移和滤波。我们使用作为评估板的电子秤参考设计，将来自实际称重传感器(又称作负荷传感器)的测量结果与来自稳定参考电压源的输入进行对比。

　　称童传感器

　　最普遍的电子秤应用桥式称重传感器实现，称重传感器的输出电压直接与放在其上的重量成比例。图1示出了典型的称重电桥一一个具有至少两个可变桥臂的4电阻结构的电桥，所称重量引起的电阻变化可产生一个叠加在2弓V(电源电片圈1称，传感器的落本电路称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。

　　灵敏度

　　称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是ZmV刀。当使用2mV闪灵敏度和SV激励电压的传感器时，其满度输出电压为10mV。通常，为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围，应当仅使用满度范围的三分之二。因此满度输出电压应当大约为6mV。当电子秤应用于工业环境时，在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。

　　总误差

　　总误差是指输出误差和额定误差的比值。典型电r秤的总误差指标大约是002%，这技术指标相当重要，它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度，决定了AOC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计一。

　　漂移

　　称重传感器也产生与时间相关的漂移。图2示出24小时范围内测量的实际称重传感器漂移特性。测量结果表明(使用24bitAOC测峨的bit变化数量)具有125LSB或人约7.5ppm的总体漂移。

　　电子秤系统

　　一个电子秤系统最垂要的参数是内部分辨率、AOC动态范围、无噪声分辨率、更新速率、系统增益和增益误差漂移。该系统必须设计成比率工作方式，所以它与电源电旅波动无关。

　　内部分辨率

　　用户所见的典型电子秤系统(图3)的分辨率范围最低为1:3.000，最高达1:10.000。LCO显示器1:能看到的这种分辨率通常称作外部分辨率。电子秤系统的内部分辨率必须至少应高于外部分辨率一个数量级。实际上，某些标准规定系统的内部分辨率应该优于外部分辨率的许多倍。