用于计量秤的双通道模数转换器

双通道模数转换器CS5550是单芯片解决方案，可以同时输出数值和精度两项测量指标。它是—个占位面积小且易于设计、定价合理的高集成度解决方案，可更加方便地应用于各类电子秤的设计，使计量秤在降低成本的同时，显著提高其精度。
CS5550集成了两个?SADC、两个放大器、一个基准电压电路和一个双向串行接口，用于输出精确测量结果。它是一个双通道解决方案：通道1具有13位有效位，通道2有10位有效位。CS5550还集成了一个片内温度传感器，用于测量和补偿温度波动带来的误差。
该解决方案具有与微控制器通信的双向串行接口，该接口经初始化，在复位后具有全功能。CS5550具有极强的温度稳定性，可进行长时间操作。其特性如下：
?输出速率为2.44 ksps ~4 ksps
?两个通道上有24位模/数寄存器
a. 通道1：13 ENOBs
b. 通道2：10 ENOBs
?功耗小于12mW
?通道1可调节输入范围
?使用单电源、以地为基准的信号
?片上2.5 V基准电压 (典型25 ppm/℃)
?简单的3线数字串行接口
?片上温度传感器
?电源结构
a. VA+ = +5 V
b. AGND = 0 V
c. VD+ = +3.3 V ~ +5 V
?两个通道上的偏移及增益校准
?封装：24引脚SSOP
CS5550 具有针对AIN1±的两个满标度差分输入电压范围。该输入范围是模拟输入可接收的最大正弦信号，且这些值将不会导致满标度记录。如果该模拟输入设置为500mVP-P，则只有一个250mVRMS信号将记录满标度，然而，实际上不能置入一个250mVRMS的正弦信号。当这样的正弦波进入模拟输入正峰值区域的较高位置时(在每一个周期)，该信号的电压水平超过了输入通道的最大差分输入电压范围。未达到饱和的可输入最大正弦波电压信号为：

它是满标度的70.7%。因此，对于满标度峰-峰值水平的正弦输入，其满标度记录为0.707。
工作时，CS5550的VREFIN 和AGND 两引脚间带+2.5V基准电压。该转换器包括一个内部2.5V基准 (25 ppm/℃漂移)，通过将器件的VREFOUT连接到VREFIN引脚即可使用。如果要求更高的精确度及稳定性，可以使用一个外部基准。
XIN及XOUT分别是一个反向放大器的输入和输出，提供振荡并可以设置成一个片上振荡器，如图1所示。该振荡电路专为与石英晶体或陶瓷谐振器一起使用而设计。为降低电路成本，器件内集成了两个负载电容器C1和C2。结合这些负载电容器，该振荡电路能够产生高达20MHz的信号。为从一个外部时钟源驱动CS5550，当XIN被外部电路驱动时，XOUT不能连接。该器件在XIN及提供CMOS电平信号的数字电路之间具有一个放大器，该放大器采用正弦信号输入。
CS5550 能够被一个范围在2.5~20MHz的外部振荡器驱动，但必须设置K分配器值，使内部DCLK在介于2.5MHz~5MHz之间的某处运行。在配置寄存器中，用K[3:0]位设置K分配器值。例如，如果XIN=MCLK=15MHz，且K值设置为5，则DCLK值为3MHz，这是DCLK的有效值。
CS5550可以为交流/直流偏移及增益提供数字校准。对于两个通道，交流偏移校准序列与直流偏移校准序列实现完全不同的功能。交流增益和直流增益校准序列实现相同的功能，但实现这个功能要求使用不同的技术。由于两个通道各自具有相应的偏移及增益寄存器，一个通道的校准结果不会影响另一通道，系统偏移或系统增益能够在任何通道上实现。
CS5550 的串行端口结合了一个带有传输/接收缓冲器的状态机，它在SCLK的上升沿解释8位指令字。依据指令解码，该状态机执行要求的指令或对指定地址的寄存器进行数据传输。读操作需要一个内部寄存器，用以将数据传送到传输缓冲器；写操作要等待24个 SCLK周期后才执行传送。该内部寄存器用于控制模数转换器，所有寄存器长度均为24位。加电后，CS5550 进行初始化并处于全面操作状态，并等待接收一个有效指令(进入串行接口的第一个8位)。依据接收及解码有效指令字，该状态机命令转换器执行系统操作指令，将数据传送到内部寄存器或从内部寄存器调用数据。
由此可见，与传统的多芯片方案和专用技术相比，单芯片CS5550能够提供更高集成度和更强的性能，是包括个人电子秤和家庭邮资计量秤在内的消费类电子产品的理解解决方案，特别适用于发展迅速的低端计量秤产品。■