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[经验] 扔掉那些比特!

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TA的资源

裸片初长成(初级)

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荣誉会员勋章

发表于 2014-5-28 23:12:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

高质量的测压元件 (load cell) 可能会具有 2-mV/V 输出传输功能,其意味着您获得的每一伏特激励电压都要 ±2 mV 满量程输出信号。4.096V 激励电压和全传感器挠度条件下,最大输出为 ±8.192 mV。在 12 位应用中,满量程的一半或许代表体重秤的 0 到 250 磅。如果您想要 0.25 磅精度,则您需要 1000 个输出测量点。要对 1/1000 满量程的东西进行研究,您必须能够辨别出 8.192 μV 的传感器输出变化。通过使用 4.4 的峰值因数,在 99.999% 时间中将峰至峰传感器噪声维持在 8.192 μV 以下,您便可以获得这种精度。在这种精度条件下,传感器的最低有效位为 8.192 μV,即 931 nV (rms)。


图 1 中测压元件桥接具有 4.096V 的激励电压。INA326 仪表放大器紧随测压元件,具有 250V/V 的增益。系统的满量程电压 250×±8.192 mV 产生了一个 ±2.048V 的满量程信号。12 位 ADS7822将模拟信号数字化。


该 12 位转换器系统必须具有一个模拟滤波器。低通模拟滤波器 (OPA333) 的主要功能是去除 A/D 转换器输入端上的高频信号分量(请参见参考文献 2)。由于电路中的测压元件以近乎直流电工作,您要将带宽限定在 10 Hz。


现在,让我们来看一个 24 位系统的测压元件测量方法。在图 2 中,我们可以简单地将测压元件信号通过一个一阶低通滤波器,然后进入 △-∑ 模数转换器。该电路中的一阶滤波器消除了转换器采样频率周围的高频噪声(请参见参考文献3)。这种传感器为滤波器 R|C 对提供了电阻。


观察图 2 所示 24 位 △-∑ 系统的误差,请注意,ADS1232 产生了 3.7 μV p-p 的噪声,其峰值因数为 4.4。这一数值大大低于传感器的最低有效位。另外,△-∑ 转换器的满量程范围为 4.096V,但是传感器的满量程输出范围却为 ±8.192 mV。正如您猜到的一样,您会“扔掉”△-∑ 转换器的大多数输出比特。


您可能会发现,相比 24 位系统,12 位转换器系统最终会花费您更多的金钱、占用更多的电路板面积并耗费您更多的精力。



1.jpg



图 1 精度达到 0.25 磅的 12 位测压元件系统




2.jpg



图 2 高于 0.25 磅精度的 24 位测压元件系统


此帖出自模拟电子论坛
《MCU工程师炼成记》作者之一


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TA的资源

一粒金砂(中级)

Rank: 2

发表于 2014-6-5 13:05:07 | 显示全部楼层
高位数的AD解决问题,没错,就是贵,贵啊!


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