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1、Z-A转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态因而Z-A转换器通常被用于对成本与精度 有要求的低频场合。CS1232是芯海科技公司自主设计的一款高精度模数转换器(ADC),采用先进的3 阶Z-A转换技术，可用于低电平、高精度测量，尤其适用衡器领域，软件和硬件上不需要做任何 修改，即可完全兼容于TI公司的ads1232。CS1232的有效精度达到23.5位,可以在3.3V-5.5V的电压范围内正常工作，工作电压范围宽，并且 内置4.9152M晶振，无需外部提供时钟信号，如果同时运行多个芯片，还可以使用外部时钟。通过 控制PDWN引脚为低电平，可以使芯片进入掉电工作模式，功耗电流仅1pAo片
2、内有两路差分通道， 可用于多通道测量。片上内置低噪声的仪用放大器，最高128倍，可以直接测量幅度较小的微小信号。 输出速度可以选择10Hz或80Hz,采用10Hz的数据速率时，可拟制50Hz和60Hz的干扰信号。CS1232的增益温漂约2pp/C，并内置温度传感器，可以监测环境温度。关键特性及结构CS1232包括一个高性能Z-AADC.低噪声放大器(PGA)、多路复用器、时钟、校准寄存器和串行外 围接口，图1为CS1232的内部结构图。CS1232内置一路Z-A ADC,ADC采用三阶工-调制器，通过低噪声仪用放大器结构实现PGA放大， PGA=1时，有效分辨率23.5位；PGA=128时，有
3、效分辨率可达21位，内部放大器具有低噪声、低 温漂等优点。CS1232的参数配置都通过外部引脚控制，无需寄存器编程。AVDDDVDD?GANI;OAIM1!PDWNAIKTOIAINP2A INN?Inlcmal QsillaLii-rQ SP匚匚DFxLcmsil OscillalvrACiNDTEMP ADO S( LK-000ACAP CLKIN.XTALI XTAL2 DGND图1: CS1232的内部结构图。典型应用设计传统的精密数据转换器解决方案不能兼备低噪声和低功耗的特性而CS1232因为具有功耗低、噪声 小、温漂系数小等特点，特别适合于衡器仪表、电子天平、数字传感器等小信号测量
4、领域。图 2给出 了 CS1232的仪表方案典型应用电路。图2：采用CS1232的仪表方案典型应用电路。图 2中的传感器是电阻应变式传感器。根据电阻应变式传感器的原理，四片应变片构成全桥桥路，在 电桥供电端施加恒定的直流电压，则电桥输出端的电压将与其上所承受的压力成正比，由此可根据输 出电压的不同来测量重量。传感器的输出信号经过滤波电路，消除信号中的串模、共模干扰以及高频 干扰信号后进入ADC转换器。本系统采用ADC转换器CS1232,主控MCU采用CSU8312 CS1232的数据输出速率选择10Hz。 为了对小信号进行精确测量，芯片内部放大器的增益设置为128倍，当传感器的信号量发生变化时
5、， CS1232将信号采信并通过内部增益放大处理后，转换为数字量传送给CS8312,经滤波等处理转换 为有效的数据。电阻式应变片受压变形后，会使得电阻产生的变化量，如图3所示。受压后产生在信号两端的电压变 化为：公式1由于电压变化大致为mV级的电压信号，要做一个高精度的秤，处理的信号量需接近于100nV； ADC 的性能是否能够达到性能要求，是由RMS噪声决定的，RMS噪声越小，说明ADC的性能越优。一 般来讲，产品的内外解析度需达到1:10，既外部显示30,000d的分度，内部的解析度必须达到 300000d。以一个30,000d分度的仪表为例，传感器的灵敏度是2mV/V,传感器供电电压5V
6、,满量程约使用75% 的信号量，则满量程输出信号大小为7.5mV，要做60000d的仪表，需识别的最小信号量是：公式 2J.5mV60000而CS1232的RMS噪声只有115nV,完全可以满足测量最小信号的要求。再通过数字滤波，还可以 把有效分辨率再提高2倍，可以达到30nV，内部解析度可以做到1:5,完全满足内外解析度的要求。为保证采集到的信号精度，CS1232的工作电源和系统MCU的工作电源采用分开供电的方式。 CS1232模拟电源和数字电源采用同一电源供电，模拟地和数字地采用同一地，以增强抗干扰性能。本文小结CS1232芯片采用了芯海科技成熟的匸转换技术，目前该芯片已经获得客户的批量应用。采用CS1232设计的系统方案具有以下优点：集成了低噪声、低温漂放大器，不需要外置放大电路；高达 23位的高精度分辨率，可对信号进行准确测量；可同时拟制50Hz、60Hz陷波，抗干扰性好；内置 温度传感器，可进行温度补偿；简单的串行数字接口；测量信号动态范围宽。图3: 电阻式应变片受压变形后，会使得电阻产生的变化量。供稿：深圳市芯海科技有限公司
