高性能低成本电子秤的参考设计

作者：Colm Slattery，Mariah Nie
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。这种需求范围并不是
很明显：因为大多数电子秤是以 1:3,000 或 1:10,000 的分辨率
输出最终的称重值，这里使用 12 bit～14 bit 的模数转换器
（ADC）很容易（显然地）满足要求。然而，高精密检测的电
子秤表明达到这种分辨率要求并不容易；实际上，这种情况下
ADC 的精度需要达到接近于 20 bit。在本文中，我们将讨论一
些电子秤的系统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。设计中主要考虑的问题是峰峰值（PP）噪声分
辨率、ADC 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了对比。
称重传感器
最普遍的电子秤是使用桥式称重传感器实现的，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；它是一个具有至少两个可变桥臂的 4 电阻结构的电电
桥，其中由所称重量引起的电阻变化可产生一个叠加在 2.5 V
漂移
高性能低成本电子秤的 称重传感器也产生与时间相关的漂移。图 2 示出 24 小时(hr)范
围内测量的实际称重传感器漂移特性。在测量期间温度基本保
参考设计 持恒定，所以没有与温度相关的漂移。测量结果表明（使用 24
bit ADC 测量的 bit 变化数量）具有 125 LSB 或大约 7.5 ppm 的
作者：Colm Slattery，Mariah Nie 总体漂移。
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引言




LOAD CELL OUTPUT CHANGE (LSBs)
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。这种需求范围并不是
很明显：因为大多数电子秤是以 1:3,000 或 1:10,000 的分辨