了电子秤的整机成本,提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B,与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64,对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的64增益,用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源,系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接部件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 3.2.2 HX711特点
1、两路可选择差分输入。
2、片内低噪声可编程放大器,可选增益为64 和128 。
3、片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D 转换器提供电源 。 4、片内时钟振荡器无需任何外接器件,必要时也可使用外接晶振或时钟 。 5、上电自动复位电路 。
6、简单的数字控制和串口通讯:所有控制由管脚输入,芯片内寄存器无需
编程 。
7、可选择 10Hz或80Hz 的输出数据速率 。 8、同步抑制 50Hz 和60Hz的电源干扰 。
9、耗电量(含稳压电源电路): 典型工作电流:< 1.7mA, 断电电流:< 1μA 10、工作电压范围:2.6 ~ 5.5V 。
11、工作温度范围:-20 ~ +85℃。
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3.2.3 HX711引脚功能 管脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名称 VSUP BASE AVDD VFB AGND VBG INA INA+ INB INB+ 性能 电源 模拟输出 电源 模拟输入 接地 模拟输出 模拟输入 模拟输入 模拟输入 模拟输入 描述 稳压电路供电电源:2.6-5.5V(不用稳压电路时接AVDD) 稳压电路控制输出(不用稳压电路时为无连接) 模拟电源:2.6-5.5V 稳压电路控制输入(不用稳压电路时应接地) 模拟接地 参考电源输入 通道A负输入端 通道A正输入端 通道B负输入端 通道B正输入端 断电控制(高电平有效)和窜口时钟输入 窜口数据输出 晶振输入(不用晶振时为无连接) 输出 X1 RATE DVDD 数字输入 数字输入 电源 外部时钟或晶振输入,0:使用片内振荡器 输出数据速率控制,0:10Hz;1:80Hz 数字电源:2.6-5.5V PD-SCK 数字输入 DOUT X0 数字输出 数字输入3.2.4 HX711管脚说明 模拟输入
通道A模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小,为了充分利用A/D转换器的输入动态范围,该通道的可编程增益较大,为128或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别±20mV或±40mV。通道B为固定的增益,所对应的满量程差分输入电压为±40mV。通道B应用于包括电池在内的系统参数检测。
供电电源
数字电源(DVDD)应使用与MCU芯片相同的数字供电电源。HX711芯片内额稳压电路可同时向A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压(VSUP)可与数字电源(DVDD)相同。稳压电源的输出电压值(VAVDD)由外部
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分压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压VBG决定(图1),VAVDD=VBG(R1+ R2)/ R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少100mV。如果不使用芯片内的稳压电路,管脚VSUP和管脚AVDD应相连,并接到电压为2.6~5.5V的低噪声模拟电源。管脚VBG上不需要外接电容,管脚VFB应接地,管脚BASE为无连接。
时钟选择
如果将管脚XI接地,HX711将自动选择使用内部时钟振荡器,并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下,典型输出数据速率为10Hz或80Hz。如果需要准确的输出数据速率,可将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上,或将晶振连接到XI和XO管脚上。这种情况下,芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭,晶振时钟或外部输入时钟被采用。此时,若晶振频率为11.0592MHz,输出数据速率为准确的10Hz或80Hz。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟,外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF的隔直电容连接到XI管脚上,作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150 mV。
串口通讯
串口通讯线由管脚PD-SCK和DOUT组成,用来输出数据,选择输入通道和增益。当数据输出管脚DOUT为高电平,表明A/D转换器还未准备好输出数据,此时串口时钟输入信号PD-SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后,PD-SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲(图二)。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位(MSB),直至第24个时钟脉冲用来选择下一个A/D转换的输入通道和增益。PD-SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27,否则会造成串口通讯错误。当A/D转换器的输入通道或增益改变时,A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平,输出有效数据。
复位和断电
当芯片上电时,芯片内的上电自动复位电路会使芯片自动复位。管脚PD-SCK输入来控制HX711的断电。当PD-SCK为低电平时,芯片处于正常工作状态。如果PD-SCK从低电平变高电平并保持在高电平超过60 us,HX711即进入断电状态。如果使用片内稳压电源电路,断电时,外部传感器和片内A/D转换器会被同时断
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电。当PD-SCK重新回到低电平时,芯片会自动复位后进入正常工作状态。芯片从复位或断电状态后,通道A和增益128会被自动选择为作为第一次A/D转换的输入通道和增益。随后的输入通道和增益选择由PD-SCK的脉冲数决定,参见串口通讯一节。芯片从复位或断电状态进入正常工作状态后,A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变为低电平,输出有效数据。 3.2.5 信号放大电路
放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低,内阻高,还常伴有较高的共模电压。因此,一般对放大器有如下一些要求: 1、输入阻抗应远大于信号源内阻。否则,放大器的负载效应会使所测电压造成偏差。
2、抗共模电压干扰能力强。
3、在预定的频带宽度内有稳定准确的增益、良好的线性,输入漂移和噪声应足够小以保证要求的信噪比。从而保证放大器输出性能稳定。
4、能附加一些适应特定要求的电路。如放大器增益的外接电阻调整、方便准确的量程切换、极性自动变换等。
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