基于AD7192的高精度电子秤系统设计与实现

在高精度称重应用中，如实验室天平、商用电子秤及工业料斗秤，系统对分辨率、噪声抑制和长期稳定性要求极为严苛。ADI公司的AD7192——一款24位Σ-Δ型模数转换器（ADC），凭借超低噪声（4.7 Hz时RMS噪声仅11 nV）、内置可编程增益放大器（PGA）及差分输入架构，成为此类应用的理想选择。来自ADI代理授权、原厂货源-中芯巨能将从系统架构、比率式测量原理、电源设计及实测性能等方面，详解如何基于AD7192构建高性能电子秤系统。

系统架构与信号链

AD7192可直接连接称重传感器，构成完整的信号采集前端。典型2 kg称重传感器灵敏度为2 mV/V，在5 V激励下满量程输出为10 mV。考虑到传感器存在最高达±20%的增益误差及高达50%满量程的失调（TARE），AD7192配置为双极性输入、PGA增益128时，其模拟输入范围达±40 mV，可有效容纳失调与误差，避免前端饱和。

系统采用6线式称重传感器以实现真正的比率式测量：传感器的SENSE+和SENSE−引脚直接连接至AD7192的REFIN+和REFIN−基准输入端。由于ADC的基准电压取自电桥实际激励电压，电源波动引起的误差被共模抑制，显著提升长期稳定性。若使用4线式传感器，则激励电压经线路电阻后产生压降，破坏比率关系，降低精度。

电源与EMC设计

AD7192采用独立的模拟电源（AVDD）和数字电源（DVDD）。为简化与3.3 V微控制器的接口，DVDD直接由3.3 V LDO（如ADP3303）供电，无需电平转换。AVDD则由另一路低噪声5 V LDO提供，并在输出端增加RC/π型滤波网络及降噪电容，确保称重传感器与ADC获得洁净电源。实践表明，电源或地平面上的任何噪声都会直接耦合至微伏级信号，因此低噪声LDO+多级滤波是实现高分辨率的关键。

实测性能分析

在4.7 Hz输出数据速率下，AD7192理论RMS噪声为11 nV，对应峰峰值噪声约72.6 nV（6.6倍转换系数），可实现约17.4位无噪声分辨率。实际测试中，将1 kg标准砝码置于6线传感器上，连续采集500次转换结果（图3），系统实测峰峰值噪声为98 nV，对应16.6位有效分辨率，等效重量分辨率达0.02 g（图4）。该性能已接近传感器本底噪声极限，表明AD7192前端设计充分释放了传感器潜力。

进一步通过**数字后置滤波（如移动平均）**可降低噪声、提升有效分辨率，但会牺牲数据速率，适用于对响应速度要求不高的静态称重场景。

器件选型建议

高端应用：AD7192（本文方案）或更低噪声的AD7190（8.5 nV @ 4.7 Hz）；

中端应用：AD7799（27 nV @ 4.17 Hz）；

低成本方案：AD7798/AD7780/AD7781，适用于对分辨率要求≤16位的场景。

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