高精度的电子秤在实验室等需要精确测量的场合应用广泛。实现高精度电子秤的技术要点主要有三 个方面：准确采集信号、精确量化以及低噪准确的供电系统。从以上三个方面并结合基于AD7191的高精度电子秤设计实例具体分析。

1.电子秤基本原理

电子秤是一种常用的测量器具,与普通称量器具相比,数 字电子秤具有精度高、性能稳定、测量准确、使用方便等优点。

数字电子秤通过传感器件将待测物体的压力信号转换成 模拟的电信号，放大后再通过模/数转换电路将模拟信号转换 为数字信号,然后把数字信号送到CPU进行计算处理,最后由 CPU输送到显示电路中去，由显示器显示出测量结果。

2.实现高精度的技术要点

2.1信号的准确采集

要实现高精度的电子秤，首先要保证数据的原始采集部 分能够精确感知重IS的微小变化并精确传感。传感电路的核 心是称重传感器。

因前最常用的称重传感器类型还是电阻式传感器件，电 阻式称重传感器主耍由弹性体、电阻应变片组成，内部线路采 用惠更斯电桥,结构简单,使用方便，同时具有成本低廉、精度 高、测量范围较大的显著优点。

需要注意的选样的传感器精度等级一定耍满足设计 要求的精度所谲。其次，在使用时一定耍仔细査看传感器的 最大量程、极限承载质M和保护等级,避免使用不当致使传感 器损坏。

2.2精确量化

在精确量化的过程中包括两个部分：放大和量化。传感 器采集的电信号一般都十分微弱，例如灵敏度为2.0 mV/V、激 励电压为5V、量程5kg的传感器在满量程时输出汉为10mv, 那么扣对A/D转换的参考电压就太小，所以必须经过低噪声 放大后再进行A/D转换。通常采用的方式是在信号输出后加 PGA (可编程放大器)或者INA (仪表运算放大器）。

同时，在A/D转换过程中需要根据精度来选择A/D转换 的芯片。但需注意，在A/D芯片的选择过程中我们必须留有 一定的冗余。例如’ 设计一台量程为5kg、汁数为1:10000的 电子秤，分辨率为0.5g,那么似乎选择一片14或是16位的A/ D芯片则足以满足耍求。但事实并非如此,通常所指的精度往 往是外部精度,但在达到扣应外部精度的要求下，根椐有关标 准的说明，必须保证20倍的内部精度耍求。除此之外，ADC 还需有3-4倍的内部it数精度才能满足性能耍求。那么我 们可以知逍上述的电子秤在实际设计时必须保证1:800000的 精度要求，即19或足20位的A/D才能满足设汁要求。

2.3低嗓的电源系统

低噪声的电源对一个精密测量的系统来讲是必不可少的， 但这又恰恰是容易忽略的。要想达到上述的两个技术要点， 一个低噪声的电源系统是基础。因为如果系统本身存在很强 的噪声，那不论多么結准的放大和量化都将是毫无意义的。由 于电源或接地层上的任何噪声都会给系统带来噪声，导致电 路性能降低，因此必须用低噪声稳压器产生供给数模转化器 和称重传感器的全部电源。这一点通常可以考虑采用高端的 线性电源芯片加滤波电路来实现，而通常电子制作中所用的 LM系列等芯片则很难满足要求。

3.设计实例分析

基于以上理论分析,可以知道,一款高精度的电子秤设汁 必须把握住放大、A/D转换和电源这三部分，然后选择一款合 适的传感器即可。

下面介绍一款基于TI公司MSP430单片机和AD公司的 AD7191模数转换芯片的高精度电子秤设汁方案。AD7191是 一款引脚可编程、低噪声、低漂移24位:E-A模数转换器(ADC), 内置PGA,因此不再需要单独的放大器,简化了电子秤设计。 如果选择一款灵敏度为2mV/V的5Kg称重传感器,则当激励 为5V时，来自传感器的满量程信号为10mV。当输出数据速 率为10IL时,AD7191的均方根噪声为15nV,噪声的峰峰值 为 6.6xl5MV。

即实际使用过程中，24位ADC仅有I6.6bits的无噪声分辨率。

在电源芯片的选择上，我们选择了 AD公司的数字电源芯 片ADP3303系列3.3V和5V各一片。3.3V用于给微控制器 和AD7191数字电源端供电，5V电源用于传感器和AD7191 模拟端供电。ADP3303在室温条件下其可达到:±O.8%的出色 精度，温度、线路和负载调节的整体精度±1.4%。同时，按照 ADP3303数据手册的建议，在稳压器输出端配备简单的降噪 电容即可获得满意的输出效果。

该设汁具有昆著优点。一方面，整个系统设汁全部采用 贴片式芯片，便于集成。另一方面,该设汁全部采用低功耗器 件，AD7191还可以对传感器进行电源管理，大大降低系统整 体的功耗,增强了电池供电情况下的工作能力。