专用型高精度24位AD转换器芯片HX711说明.doc

HX711称重传感器专用模拟/数字（A/D）转换器芯片简介：HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点降低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土20mV或土40mV通道B则为固定的32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器件上电自动复位功能简化了开机的初始化过程特点：两路可选择差分输入片内低噪声可编程放大器，可选增益为64和128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上电自动复位电路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可选择10Hz或80Hz的输出数据速率同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流：＜1.7mA,断电电流：＜1卩A工作电压范围：2.6~5.5V工作温度范围：-20~+85C16管脚的SOP-16封装图一HX711内部方框图管脚说明稳压电路电源VSU卩匚l•16IDVDD数字电源稳压电路控制输出BASE匚2151二RATE输出数据速率控制输入模拟电源AVDD匚13J41pXI外部时钟或晶振输入稳压电路控制输入VFB匚4131Hxo晶振输入模拟地AGND匚15121UDOUT串口数据输出参考电源输出VBG匚16111二1PDSCK断电和串口时钟输入通道A负输入端INNAr~7101二1INPB通道BIE输入端通道AIE输入端1NPA匚I891「INNB通道B负输入端S0P-16LM装管脚号名称性能描述1VSLP电源稳压电路供电电源：Z6~5,5V2BASE模拟输出稳if屯路控制输出（不用稳压电蹄时为无连接）3AVDD电源模拟电源:2.6~5.5V4VFB模拟输入稳压电路控制输入（不用稳压电路时应接地）5AGXD地模拟地6VBG模拟输出参考电源输出7IXA-模拟输入通道A负输入端8IXA+模拟输入通道A正输入端9IXB-模拟输入通道B负输入端10IXB+模拟输入通道B正输入端11PDSCK数字输入断电控制（高电平有效）和串口时钟输入12DOUT数字输出串口数据输出13XO数字输入输出晶振输入（不用晶振时为无连接）14XI数字输入外部时钟或晶振输入，0；使用片内振荡器15RATE数字输入输出数据速率控制，0:10Hz;1:80Hz16DVDD电源数字电源：表一管脚描述条件及说明量小值典型值量大值单位調獭度差分输入范殉V(mp>V0nn)=0.5(AVDDGAIN)V有散位数(EffectiveNumbers^Bits)111增益-128*連率HOHz197Bits无噪声位垃(Xolsc-FreeBi⑸⑵«jtt-128i速率-10Hz17.3B:(s积分非疑性(IXL)漓當萼的百分比±0.001%0FFSR蝴入共琪电压范關AGNI>L2A\DD-IJV輸出数抵速率便带片内拔荡胖出RATE-010Hz便用片内报霸器*RATE=DVDDgo.■:RAI-—IIU4J05,920外部时钟或晶RATE三DVDDW13V4O缁出蠡搦踹码二班制补码8000007FFFFFHEX蠲出稳定时阿创RATE=0400RATE=DVDD50输入宇点漂格增a-1280JmV增S-640.2mV翔入嗓声壤益■12禺RATE=050：i■■-i'i增卷二128.RATE=DXfDD90淞度系数输入零点漂移:增益■12S)±12nV<增益漂穆(増莖=12(0■工Fppm*C砌入共咳信号抑副比增益-123.RATE=0100dB电源干扰列制比增128,RATE=0100dB瑜世卷考电压(VbQ12

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或土40mV通道B为固定的32增益，所对应的满量程差分输入电压为土80mV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芯片相同的的数字供电电源HX711芯片内的稳压电路可同时向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电路被采用此时，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时，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150mV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为高电平时，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个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益，参见表三PD.SCK膳冲数输入M増益23A12S26B3227A54表三输入通道和增益选择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，输出有效数据个出周期时何IXHIn_n_rn下一次骑％通道B.下一平转换周期下一隸辖換：通追儿乡下一次转换,那IA,壤益128堆益32图二数据输出，输入通道和增益选择时序图符号说明|最小值典型值最大值单位T.卜隔沿到円LSCR叼：“f'.rit0.1T2PDSCK脉冲上升沿到D0UT数据有效0.1[ASt3PDSCK正脉冲电平时间0,250MSPDSCK负脉冲电平时间0,2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输入用来控制HX711的断电当PD_SCK为低电平时，芯片处于正常工作状态断电控制:斷电i正常工作图三断电控制如果PD_SCK从低电平变高电平并保持在高电平超过60卩s,HX711即进入断电状态（图三）如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进入正常工作状态后，通道A和增益128会被自动选择作为第一次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低电平，输出有效数据应用实例图四为HX711芯片应用于电子秤的一个典型方案图该方案使用内部时钟振荡器（XI=O）,10Hz的输出数据速率（RATE=0）电源（2.7〜5.5V）直接取用与MCU芯片相同的供电电源片内稳压电源电路通过片外PNP管S8550和分压电阻R1、R2向传感器和A/D转换器提供稳定的低噪声模拟电源通道A与传感器相连，通道B通过片外分压电阻（未在图一中显示）与电池相连，用于检测电池电压参考PCB板（单层）充电电踣电池△3=I—磁珠U0.1k厲压管VSEPDVDDKaTEAVDDXIVFBXQAGXIJDOLT'芮m_scK[NNA1NPB.INPALSSiiHX_HVDDI＜）［（）LLt用于RM模拟与摧字电茫：Qh用于关斷侵彌署和\DC电热四HX711计价秤应用参考电路图图五为与HX711相关部分的PCB板参考设计线路图图五为相应的单层PCB板参考设计板图Cl“HP10uF盼E-各附Qi(26-5.2V)R3IOOO—WuC3丄D.l。