ZHCABK1A February 2022 – March 2024 ADS1119 , ADS1120 , ADS1120-Q1 , ADS112C04 , ADS112U04 , ADS1130 , ADS1131 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1158 , ADS1219 , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122U04 , ADS1230 , ADS1231 , ADS1232 , ADS1234 , ADS1235 , ADS1235-Q1 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS1250 , ADS1251 , ADS1252 , ADS1253 , ADS1254 , ADS1255 , ADS1256 , ADS1257 , ADS1258 , ADS1258-EP , ADS1259 , ADS1259-Q1 , ADS125H01 , ADS125H02 , ADS1260 , ADS1260-Q1 , ADS1261 , ADS1261-Q1 , ADS1262 , ADS1263 , ADS127L01 , ADS130E08 , ADS131A02 , ADS131A04 , ADS131E04 , ADS131E06 , ADS131E08 , ADS131E08S , ADS131M02 , ADS131M03 , ADS131M04 , ADS131M06 , ADS131M08
- 1
- 摘要
- 商標
- 1電橋概述
- 2電橋結(jié)構(gòu)
- 3電橋連接
- 4電橋測量的電氣特性
- 5信號鏈設(shè)計注意事項
-
6電橋測量電路
- 6.1 使用比例基準和單極低電壓 (≤ 5V) 激勵源的四線電阻式電橋測量
- 6.2 使用比例基準和單極低電壓 (≤ 5V) 激勵源的六線電阻式電橋測量
- 6.3 使用偽比例基準和單極高電壓 (> 5V) 激勵源的四線電阻式電橋測量
- 6.4 使用偽比例基準和非對稱高電壓 (> 5V) 激勵源的四線電阻式電橋測量
- 6.5 使用比例基準和電流激勵的四線電阻式電橋測量
- 6.6 使用偽比例基準和單極低電壓 (≤ 5V) 激勵源，測量多個串聯(lián)四線電阻式電橋
- 6.7 使用帶比例基準和單極低電壓 (≤ 5V) 激勵源的單通道 ADC 測量多個并聯(lián)的四線電阻式電橋
- 6.8 使用帶比例基準和單極低電壓 (≤ 5V) 激勵源的多通道 ADC 測量多個并聯(lián)的四線電阻式電橋
- 7總結(jié)
- 8Revision History
6.8.4 設(shè)計說明
單極激勵電壓 VEXCITATION 用作 ADC 電源電壓 (AVDD) 以及 ADC 基準電壓 VREF。電橋電阻由于拉伸或壓縮產(chǎn)生的微小變化會改變每個電橋的差分輸出電壓。系統(tǒng)測量每個電橋輸出，PGA 集成到 ADC 中，并增益該低電平信號，從而降低系統(tǒng)噪聲并提高 ADC 滿量程范圍 (FSR) 的利用率。ADC 對這個經(jīng)過放大的電壓進行采樣并對照 VREF 進行轉(zhuǎn)換，該電壓與用于激勵每個電橋的電壓相同，因此是比例電壓。在比例基準配置中，VIN 和 VREF 中的激勵源噪聲和漂移都是相等的，從而有效地從 ADC 輸出代碼中消除了這些誤差。主處理器對每個電橋的 ADC 輸出求和，以確定施加負載的值。
使用多通道 ADC、比例基準和單極低電壓 (≤ 5V) 電源測量多個并聯(lián)的四線電阻式電橋需要：
- 多個差分模擬輸入（AINPx 和 AINNx）或 外部多路復用器
- 外部基準輸入（專用引腳或 使用模擬電源）
- 低噪聲放大器
與前一個電橋電路類似，使用多通道 ADC 測量多個并聯(lián)電阻式電橋的一種常見應用是確定平臺上的負載重量。電橋放置在平臺四周的特定點，每個電橋由 ADC 進行測量。主處理器將這些單獨的測量加在一起，以確定負載的重量。當負載不在平臺的中心時，這尤其有用，因為每個電橋測量的重量與相對于負載的距離成正比。圖 6-20（左）顯示的紅色負載在中心，而圖 6-20（右）顯示的負載不在中心。圖 6-20 中的每個平臺上具有四個電橋（藍色），類似于圖 6-19 中所示的系統(tǒng)。
圖 6-20 使用多個并聯(lián)電橋測量平臺上的負載：負載在中心（左）和負載不在中心（右）在圖 6-20（左）中，當負載在平臺中心時，每個電橋在理想情況下可以測得 1/4 的總負載。當負載不在中心時，如圖 6-20（右）所示，與電橋 2 (B2) 和電橋 4 (B4) 相比，電橋 1 (B1) 和電橋 3 (B3) 可測得更大百分比的總負載。例如，B1 和 B3 可能各測得 45% 的總負載，而 B2 和 B4 僅各測得 5% 的總負載。因此，需要使用具有表 6-18 所述類似參數(shù)的電橋（每個電橋的參數(shù)應相同），因為這有助于簡化總負載重量的確定方式。
具體來說，并聯(lián)電橋配置中的總負載 Load(System Max) 等于可施加于每個電橋的最大負載 Load(Bridge Max) 之和。假設(shè)遵守表 6-18 的表注，使所有電橋的 Load(Bridge Max) 都相同，則 Load(System Max) = 電橋數(shù)量 ? Load(Bridge Max)。例如，如果圖 6-19 中每個電橋的 Load(Bridge Max) = 5kg，則 Load(System Max) = 4 ? 5kg = 20kg。因此，必須假定任何電橋都能隨時提供最大差分輸出電壓 VOUT(Bridge Max)。VOUT(Bridge Max) 對于所有電橋應相同，公式如表 6-19 所示。
確定了 VOUT(System Max) 后，要為 ADC PGA 選擇對應的增益值。放大器增益應該是仍小于 ADC FSR 的最大允許值。在某些情況下，無法選擇使用整個 ADC FSR 的放大器增益。雖然這通常是分辨率和易用性之間的一種可接受的折衷，但應注意在 ADC FSR 無法最大化的情況下確保仍然滿足所有系統(tǒng)要求。
接下來，確保在空載條件下 (R1 = R2 = R3 = R4)，電橋輸出共模電壓 VCM(Bridge)（在表 6-19 中定義）處于 ADC 放大器共模電壓 VCM(ADC) 范圍內(nèi)。放大器共模范圍隨元件不同而變化，并根據(jù)增益設(shè)置和電源電壓在數(shù)據(jù)表中定義。不過，定下 VCM(Bridge) = AVDD/2 這個目標是明智的選擇，因為它通常處于 VCM(ADC) 范圍的中間，按照之前的步驟可以實現(xiàn)盡可能高的增益。此外，當 VEXCITATION = AVDD 時，圖 6-19 中的電橋配置會在空載條件下固定將 VCM(Bridge) 設(shè)置為 AVDD/2。
然后，如果需要校準，請按照節(jié) 5.5中的說明操作。請注意，圖 6-19 中的每個電橋必須單獨校準，這需要主處理器計算并存儲多組校準系數(shù)。
最后，主處理器需要將每個電橋測量的 ADC 輸出代碼轉(zhuǎn)換為電壓，并將這些值加在一起以確定施加負載的值。