电子计价秤电路分析与设计

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1、电子应用产品，电子计价秤电路分析与设计望墨盛．现在，电子计价秤在称重交易中的使用越来越普遍。为了使称重计量更加直观、准确、防止作弊行为，国家正准备逐步取消杆秤等不太准确的称量器具，全面推广电子秤的使用。目前，电子秤市场上新品迭出，各种形式的低成本、低功耗、交直流两用台式电子计价秤以及电子手秤相继投人市场。电子计价秤作为一种精密的计量工具，其称量准确度对人民生活的影响很大。由于电子秤的使用特点，要求其在很宽的温度范围内，在各种复杂的使用条件下，都具有足够的称量准确度。因此，对电子计价秤的电路设计、结构设计和生产工艺等都提出了很高的

2、要求。在电子计价评的电路设计中，主要要考虑袁1以下方面的因素：1)常态工作下的示值稳定称量范围称量误差性；2)由于温度变化引起的称量误差。对于通常的3000分度值的电子计价秤来讲，在《5ooe《05e《20COe≤1oe一1O℃～40℃范围内，要求其称量误差满足表>20COe《15e1的规定：(e为检定分度值)以在l5℃校准计算，电子秤允许的满量程灵敏度温度漂移为：1E狐20ppm／(1)由(1)可知，电子秤的满量程灵敏度温度漂移最大不得超过20PPMt℃，即每l0℃万分之二。在实际应用中，由于受加工工艺等各种因素的影响，目前国

3、内的电阻应变式称重传感器其灵敏度温度漂移基本上要接近和超过每10~C万分之二，因此，为了满足电子秤整机的温度特性要求，在设计中必须对电路中的元器件进行精心地选取。另一方面，对于3000个分度毋值的电子秤来讲，如果将其内部模数转换的分辨率也设计为3ooo的话，则其在零位附近的采样数字及误差为±1个字，而在满量程处的数字误差为±2个字，大于表1中所示的要求。因此，在实际应用中，通常将其内部模数转换的分辨率设计为24OOO个内码，这样在零位附近的采样数字误差为±0、125d，远远小于0．5d的范围；在满量程时的数字误差为±O．25d，

4、远远小于1．5d的范围。要想得到24000个内码的采样分辨率，模拟线路部分的稳定性是非常重要的，在电路设计中，必须对电路板的布线予以高度的重视。本文以天德牌电子秤为例，讨论有关电子秤电路设计中应注意的有关问题。1．电子秤模拟部分的典型线路电阻应变桥的输出信号由ul，R1，R2组成的前置放大器放大后，通过由R3，c3，R4，c4及u2组成的二阶有源低通滤波器滤波后构成双积分式AtD转换器的信号电压vi，双积分MD转换器的基准电压由R9，R10分压得到。运算放大器U3，U4；电阻R5，R6，R7，R8，·16·圉1R¨，RI2；电容

5、cl，c2以及模拟开关Kz1，KZ2，Ⅺ，KR一起构成双积分式A／D转换器。对于双积分电路，可以分为如下的三个工作阶段：1)稳零阶段。在稳零期间内，KZI。KZ2台上，KR，Ki断开，将运算放大器U4的失调电压寄生在c1上，将运算放大器u3的失调电压寄生在c2上。设u3，U4的失调电压分别为V3i0，V4i0，则在稳零阶段结束时，c2上的电压为一V3i0，CI上的电压为一~4i0；2)正向积分阶段。在此期间，合上，KR，KZ1，KZ2断开，信号电压vi加在R5上，以VitR5的积分电流对cl进行充电。由于在调试时。通过调零电位器

6、Wx使得信号电压vi的起始值为负值，此时运算放大器u3的输出为正．由R8，RI1，R12及U4构成的电平检测器输出低电平。3)反向积分阶段。在此期间，KR台上，Ki，Kz1，Kz2断开，积分器对基准电压VR积分，u3的输出由正逐渐减小，当其穿越零电平时，U4输出一个正跳变以通知CPU结束反向积分同时开始下一个采样周期。根据双积分的原理可知，设正向积分时间为Tl，反向积分时间为12，则信号电压为Vi=(T2／T1)VR。若取VR为满量程信号电压，Tl为24000个脉冲周期，则12内的脉冲个数即为对实际信号的采样值。2．基准源的抽取

7、为了克服供桥电压VDD的变化对采样精度的影响，电子秤的AtD转换系统采用比率测量方式，其基准电压vR由VDD经R9，R10分压得到。为了使得VR与供桥电压VDD之间的比值不受温度变化的影响，理想的情况是E1R9与R10的温度系数相等。我们知道，当n个具有相同阻值的电阻串联或并联时，其等效电阻的温度系数为n=_／n，其中为各个分立电阻的温度系数。当各个电阻的型号也相V+同时，由于其生产工艺相同，a趋近于它们的温度系数的工艺平均值，大大降低了其离散性。因此，采用相同型号、相同阻值的电阻构成的电阻网络来实现R9，R10有助于保持R9，

8、图2R10的温度系数的一致性。在实际应用中，为了保证基准源的高度的温度稳定性，在订孵阻网络时，通常要求，R9，R10的温度系数跟踪精度在±2PPMt℃以内。3．前置放大器的设计图2为前置放大器部分的等效电路，其中r为应变电桥的等效输出电阻，Vi0为运算放大器u1