计量秤应用的低成本2-通道模数转换器

Cirrus Logic公司的低成本2-通道模数转换器CS5550是单一芯片解决方案，可以同时输出数值和精度两项测量指标，更加方便地用于各类电子秤的设计。这款占位小、易于设计、定价合理的高度集成解决方案使计量秤制造商能够为其用户提供精确的经济实惠的解决方案。

CS5550简介

CS5550具有与微控制器通信的双向串行接口，接口经初始化，在复位后具有全功能。CS5550具有良好的温度稳定性，可进行长时间操作。CS5550的主要指标为：
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

系统设计要点
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受的最大正弦信号，且这些值不会导致满标度记录。如果该模拟输入设置为500mVP-P，只有一个250 mVRMS信号将记录满标度。但实际上不能置入一个250mVRMS的正弦信号，在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。不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，满标度记录为~0.707。
CS5550在工作时其VREFIN 和AGND管脚间带基准电压+2.5V。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管脚连接到VREFIN管脚即可使用。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。该振荡器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，该振荡器电路能够振荡到高达20MHz。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，该放大器用正弦输入工作，因此缓慢边缘时间不会有问题。


图1  振荡器连接示意图

CS5550 能够被一个范围在2.5至20MHz的外部振荡器驱动，但必须设置K分配器值，使内部DCLK将在介于2.5MHz 及5MHz之间的某处运行。K分配器值在配置寄存器中用K[3:0]位设置。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准备指定地址的寄存器进行数据传递。读操作需要一个内部寄存器传送到传输缓冲器，写操作要等候24个 SCLK周期完成后才执行传送。该内部寄存器用于控制模数转换器的功能。所有寄存器长度均为24位。CS5550 加电后进行初始化并处于全面操作状态。加电后，该器件将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或将数据传送到内部寄存器或从内部寄存器传送数据。

结语
习惯于传统的多芯片方案和专用技术的制造商会发现单一芯片CS5550提供的高度集成和超群性能，它适用于包括个人电子秤和家用计量秤在内的消费产品的首选解决方案。CS5550目标定位于增长迅速的低端计量秤产品市场，是Cirrus公司推出的成本性能很好平衡的其中一个产品系列。■