高質(zhì)量的測(cè)壓元件 (load cell) 可能會(huì)具有 2-mV/V 輸出傳輸功能,其意味著您獲得的每一伏特激勵(lì)電壓都要 ±2 mV 滿量程輸出信號(hào),。4.096V 激勵(lì)電壓和全傳感器撓度條件下,,最大輸出為 ±8.192 mV。在 12 位應(yīng)用中,滿量程的一半或許代表體重秤的 0 到 250 磅,。如果您想要 0.25 磅精度,,則您需要 1000 個(gè)輸出測(cè)量點(diǎn)。要對(duì) 1/1000 滿量程的東西進(jìn)行研究,,您必須能夠辨別出 8.192 μV 的傳感器輸出變化,。通過使用 4.4 的峰值因數(shù)(請(qǐng)參見參考文獻(xiàn) 1),在 99.999% 時(shí)間中將峰至峰傳感器噪聲維持在 8.192 μV 以下,,您便可以獲得這種精度,。在這種精度條件下,傳感器的最低有效位為 8.192 μV,,即 931 nV (rms),。
圖 1 中測(cè)壓元件橋接具有 4.096V 的激勵(lì)電壓。INA326 儀表放大器緊隨測(cè)壓元件,,具有 250V/V 的增益,。系統(tǒng)的滿量程電壓 250×±8.192 mV 產(chǎn)生了一個(gè) ±2.048V 的滿量程信號(hào)。12 位 ADS7822將模擬信號(hào)數(shù)字化,。
該 12 位轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)必須具有一個(gè)模擬濾波器,。低通模擬濾波器 (OPA333) 的主要功能是去除 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入端上的高頻信號(hào)分量(請(qǐng)參見參考文獻(xiàn) 2)。由于電路中的測(cè)壓元件以近乎直流電工作,,您要將帶寬限定在 10 Hz,。
現(xiàn)在,讓我們來看一個(gè) 24 位系統(tǒng)的測(cè)壓元件測(cè)量方法,。在圖 2 中,,我們可以簡(jiǎn)單地將測(cè)壓元件信號(hào)通過一個(gè)一階低通濾波器,,然后進(jìn)入 △-∑ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器,。該電路中的一階濾波器消除了轉(zhuǎn)換器采樣頻率周圍的高頻噪聲(請(qǐng)參見參考文獻(xiàn)3)。這種傳感器為濾波器 R|C 對(duì)提供了電阻,。
觀察圖 2 所示 24 位 △-∑ 系統(tǒng)的誤差,,請(qǐng)注意,ADS1232 產(chǎn)生了 3.7 μV p-p 的噪聲,,其峰值因數(shù)為 4.4,。這一數(shù)值大大低于傳感器的最低有效位。另外,,△-∑ 轉(zhuǎn)換器的滿量程范圍為 4.096V,,但是傳感器的滿量程輸出范圍卻為 ±8.192 mV。正如您猜到的一樣,,您會(huì)“扔掉”△-∑ 轉(zhuǎn)換器的大多數(shù)輸出比特,。
您可能會(huì)發(fā)現(xiàn),相比 24 位系統(tǒng),12 位轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)最終會(huì)花費(fèi)您更多的金錢,、占用更多的電路板面積并耗費(fèi)您更多的精力,。