計量秤應用的低成本2-通道模數(shù)轉換器

Cirrus Logic公司的低成本2-通道模數(shù)轉換器CS5550是單一芯片解決方案，可以同時輸出數(shù)值和精度兩項測量指標，更加方便地用于各類電子秤的設計。這款占位小、易于設計、定價合理的高度集成解決方案使計量秤制造商能夠為其用戶提供精確的經(jīng)濟實惠的解決方案。

CS5550簡介

CS5550具有與微控制器通信的雙向串行接口，接口經(jīng)初始化，在復位后具有全功能。CS5550具有良好的溫度穩(wěn)定性，可進行長時間操作。CS5550的主要指標為：
o 通道1：13 ENOBs
o 通道2：10 ENOBs
o VA+ = +5 V
o AGND = 0 V
o VD+ = +3.3 V 至 +5 V

系統(tǒng)設計要點
CS5550 具有針對AIN1+ 的兩個滿標度差分輸入電壓范圍。該輸入范圍是模擬輸入可接受的最大正弦信號，且這些值不會導致滿標度記錄。如果該模擬輸入設置為500mVP-P，只有一個250 mVRMS信號將記錄滿標度。但實際上不能置入一個250mVRMS的正弦信號，在這樣的正弦波進入模擬輸入正峰值區(qū)域的較高位置時（在每一個周期），該信號的電壓水平超過了輸入通道的最大差分輸入電壓范圍。不達到飽和的可輸入最大正弦波電壓信號為：

它是滿標度的~70.7%。因此對于滿標度峰-峰值水平的正弦輸入，滿標度記錄為~0.707。
CS5550在工作時其VREFIN 和AGND管腳間帶基準電壓+2.5V。該轉換器包括一個內部2.5V基準 (25 ppm/℃ 漂移)，通過將器件的VREFOUT管腳連接到VREFIN管腳即可使用。如果要求更高的精確度及穩(wěn)定性，可以使用一個外部基準。
XIN及XOUT是一個反向放大器的輸入和輸出，提供振蕩并可以設置成一個片上振蕩器，如圖1所示。該振蕩器電路專為與石英晶體或陶瓷諧振器一起使用而設計。為降低電路成本，器件內集成了兩個負載電容器C1和C2。結合這些負載電容器，該振蕩器電路能夠振蕩到高達20MHz。為從一個外部時鐘源驅動CS5550，當XIN被外部電路驅動時，XOUT不能連接。該器件在XIN及提供CMOS電平信號的數(shù)字電路之間具有一個放大器，該放大器用正弦輸入工作，因此緩慢邊緣時間不會有問題。


圖1  振蕩器連接示意圖

CS5550 能夠被一個范圍在2.5至20MHz的外部振蕩器驅動，但必須設置K分配器值，使內部DCLK將在介于2.5MHz 及5MHz之間的某處運行。K分配器值在配置寄存器中用K[3:0]位設置。例如，如果XIN=MCLK=15MHz，且K值設置為5，則DCLK值為3MHz，這是DCLK的有效值。
CS5550為交流/直流偏移及增益提供數(shù)字校準。對于兩個通道，交流偏移校準序列與直流偏移校準序列實現(xiàn)完全不同的功能。交流增益和直流增益校準序列實現(xiàn)相同的功能，但實現(xiàn)這個功能要求不同的技術。由于兩個通道各自具有相應的偏移及增益寄存器，一個通道的校準結果不會影響另一通道，系統(tǒng)偏移或系統(tǒng)增益能夠在任何通道上實現(xiàn)。
CS5550 的串行端口結合了一個帶有傳輸/接收緩沖器的狀態(tài)機，它在SCLK的上升沿解釋8位指令字。依據(jù)指令解碼，該狀態(tài)機執(zhí)行要求的指令或準備指定地址的寄存器進行數(shù)據(jù)傳遞。讀操作需要一個內部寄存器傳送到傳輸緩沖器，寫操作要等候24個 SCLK周期完成后才執(zhí)行傳送。該內部寄存器用于控制模數(shù)轉換器的功能。所有寄存器長度均為24位。CS5550 加電后進行初始化并處于全面操作狀態(tài)。加電后，該器件將等待接收一個有效指令（進入串行接口的第一個8位）。依據(jù)接收及解碼有效指令字，該狀態(tài)機命令轉換器執(zhí)行系統(tǒng)操作或將數(shù)據(jù)傳送到內部寄存器或從內部寄存器傳送數(shù)據(jù)。

結語
習慣于傳統(tǒng)的多芯片方案和專用技術的制造商會發(fā)現(xiàn)單一芯片CS5550提供的高度集成和超群性能，它適用于包括個人電子秤和家用計量秤在內的消費產品的首選解決方案。CS5550目標定位于增長迅速的低端計量秤產品市場，是Cirrus公司推出的成本性能很好平衡的其中一個產品系列。■