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模拟技术相关技术文章自校准A/D转换器ADS1110芯片的原理、结构和应用分析

引言

ADS1110是精密的连续自校准A/D转换器,带有差分输入和高达16位的分辨率。片内可编程的增益放大器PGA提供高达8倍的增益,并且允许以高分辨率对较小的信号进行测量。

1 ADS1110芯片结构及工作原理

1.1ADS1110芯片结构

ADS1110 由△-∑A/D转换器、可程控增益放大、2.048 V的电压基准、时钟振荡器和I2C总线接口组成,其结构如图1所示。

自校准A/D转换器ADS1110芯片的原理、结构和应用分析

1.2ADS1110工作原理

ADS1110模数转换器是由1个差分开关电容△-∑调节器和1个数字滤波器组成。调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差,并将其与基准电压相比较,数字滤波器从调节器接收高速位流,并输出一个代码。该代码是一个与输入电压成比例的数字,这个数字被限定在一定范围内,范围取决于代表输出码所需要的位数。在ADS1110中,基准电压为 2.048 V,该基准通常用作A/D转换器的电压基准,不允许接外部基准。ADS1110只能采用内部电压基准,而且该基准不能直接测得,也不能被外部电路使用。

2 ADS1110在称重测量中的应用

数字电子称是日常生活中广泛使用的一种称量工具,市场上使用的各式小量程电子称存在一定的局限性,这些电子称体积大、成本高、计量误差大。本文提出的电子称选用低功耗、超低价控制芯片STC89C51RC和16位△-∑A/D转换器ADS1110,设计一种体积小、低成本、计量精度高、工作可靠的小量程电子称。

ADS1110与STC89C51RC单片机组成的称重系统的硬件原理如图2 所示。

设计中选用单点式荷重传感器LC8020,其精度为0.03%,灵敏度 (2.0±0.2)mV/V,额定量程5 kg,供桥电压5 V。当称重传感器满负载5 kg时,传感器输出电压变化(10±1)mV,此时要求加入ADS1110的电压为1 024mV。设计配置8位ADS1110寄存器如表1所列。

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