九乡新闻网鬼乡那个通灵的女孩是:改进电子秤的性能
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/25 00:33:01
电子秤所要求的精度在起初并不是很明显。其典型分辨率仅为1:3,000～1:10,000，因此12 bit～14 bit的模数
使用具有10,000计数分辨率能够测量高达5 kg重量的电子秤能够具有0.5 g重量分辨率。正如在液晶
在大多数电子秤应用中，实际上仅使用ADC动态范围的一小部分。如图1所示，称重
如果内部计数
在满量程范围768 mV内必须精确到1:200,000，则ADC精度应该比上述分析中的ADC提高3～4倍以满足性能要求。在这种情况下需要具有19～20 bit精度的ADC。
工业电子秤系统通常工作在超过50 °C的温度范围，因此温度漂移可能是其主要的误差来源。例如，具有1 ppm/°C增益漂移的20bit精度的系统在50°C的温度范围内会产生50 LSB的误差。虽然系统在25°C时可以精确到1 LSB，但它在超过满温度范围时仅精确到50LSB。因此当设计电子秤时选用低漂移ADC非常重要。
失调漂移并不是一个很重要的考虑因素。大多数的Σ-ΔADC采用“斩波”技术，这种技术具有降低漂移和提高抗噪声干扰的优势。大多数电子秤设计工程师都会大大受益于斩波技术优越的低漂移性能和抗噪声干扰能力。例如，AD7799 24 bit Σ-Δ ADC的失调漂移指标仅为10 nV/°C。在20bit系统中，其在全部50°C的工作范围内仅产生1/4 LSB的误差。
人们在阅读芯片使用说明时犯的一个普遍错误就是将有效值（RMS）噪声与峰峰值（pk-pk）噪声混淆。对于电子秤应用，最重要的技术指标是pk-pk噪声或者是无噪声分辨率。ADC的无噪声分辨率是指超过这个位（bit）数它就不能清楚分辨个别编码的分辨率，。
系统的pk-pk分辨率取决于ADC的更新速率。例如，当AD7799的更新速率为4 Hz时，它能达到20.5bit的pk-pk分辨率；当为500 Hz时，pk-pk分辨率降低到16bit。在电子秤系统中，设计工程师需要折衷ADC的最大采样速率和显示器的最小更新速率。对于高端电子秤，通常使用10 Hz的采样速率。
在低更新速率时对低噪声和高线性度的要求使得Σ-Δ ADC成为电子秤的最佳选择。Σ-Δ ADC的第二个优点是内置的噪声整形和数字滤波。首先量化噪声可扩展到调制频率的一半。然后限制数字滤波器的带宽只通过低频输出，从而显著地减少对复杂后处理的要求。
ADC也应该包含一个低噪声可编程增益
AD7799的有效分辨率受噪声的限制，并且随着其输出数据数率和增益设置而变化。平均值滤波器可以用来增加有效分辨率并且去除尽可能多的噪声，从而可在保持最急剧的阶跃响应的同时减少随机噪声。该滤波器从ADC取M个数据点，删除最小数据点和最大数据点，然后对M－2个点作平均。采用的公式写作如下：
输出数据数率保持不变。这属于一阶平均。对于更高的更新速率，通常需要使用二阶平均。在这里，对第一级的输出再作第二级的平均处理以进一步改进测量结果。平均可将有效分辨率提高2.3 bit（从19.6 bit pk-pk 到 21.9 bitpk-pk）。其唯一的缺点就是由于流水线延迟而延长了建立时间，滤波器经过M个周期的权重值变化之后才指示正确结果。
为了加快建立时间，认为权重值变化应该发生在两个数据点的差值和滤波器的输出都超过阈值时。第二级的全部M个数据点使用最新数据以加快建立时间。称重传感器也具有建立时间问题，可通过使用最新的ADC数据刷新平均窗口中的所有数据来改善建立时间。经过6个刷新周期之后重新开始平均。