HX720D

HX720 内置 3.3V 输出稳压管的 24 位模/数（A/D）转换器芯片 简介 特点 HX720 采用了海芯科技集成电路专利技术， 是一款专为高精度电子秤而设计的 24 位 A/D 转 换器芯片。内置 3.3V 输出的低噪声稳压管可以 直接驱动包括传感器、ADC、单片机及显示（数 码管或液晶），电流驱动能力超过 60mA。电子 秤主板上不再需要其他稳压管，提高了整机的 性能和可靠性，降低了电子秤的整机成本。 • 内置 3.3V 输出的低噪声稳压管 输入低噪声放大器的增益为 128，当使用内 置的稳压管时，对应的满额度差分输入信号幅 值为±13mV。芯片内的时钟振荡器不需要任何 外接器件。片内的电池电压测量通道可直接检 测（VBAT-VOUT)的电压差，可直接用于检测电 池电压。所有控制信号由管脚驱动，无需对芯 片内部的寄存器编程。MCU 只需要 2 个 I/O 口 即可实现对 ADC 的所有控制，包括断电控制。 上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 • 片内电池电压测量通道 • 片内低噪声放大器，增益为 128 • 片内时钟振荡器无需任何外接器件 • 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 10Hz 和 40Hz 的输出数据速率 • 同步抑制 50Hz 和 60Hz 的电源干扰 • 耗电量： 典型工作电流： 1.2mA • 工作电压范围：2.6 ~ 5.5V（使用外部稳压 管） • 工作温度范围：-40 ~ +85℃ • 8 管脚的 SOP-8 或 DIP-8 封装 LED LCD VDD 10u 0.1u 100u 0.1u MCU 4.7 传感器 200 0.1u VREF AGND INN INP VOUT BVAT DOUT PD_SCK I/O I/O HX720 200 充电电路 10u 0.1u 电池 HX720 计价秤应用参考电路图 Information contained in this document is for design reference only and not a guarantee. Avia Semiconductor reserves the right to modify it without notice. TEL: (592) 252-9530 (P. R. China) EMAIL: market@aviaic.com www.aviaic.com AVIA SEMICONDUCTOR HX720 管脚说明 VREF 1 8 VOUT 稳压管3.3V输出 地输入 AGND 2 7 VBAT 稳压管电源输入（3.6～5.5V） 串口数据输出 A/D转换参考电压输入 差分信号负输入端 INN 3 6 DOUT 差分信号正输入端 INP 4 5 PD_SCK 断电和串口时钟输入 SOP-8 或 DIP-8 封装 管脚号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 VREF AGND INN INP PD_SCK DOUT VBAT VOUT 性能 模拟输入 地输入 模拟输入 模拟输入 数字输入 数字输出 电源输入 3.3V 输出 描述 A/D 转换参考电压输入（1.8～5.5V，应低于 VBAT） 地输入 差分信号负输入端 差分信号正输入端 断电控制（高电平有效）和串口时钟输入 串口数据输出 稳压管电源输入（3.6～5.5V） 稳压管电源输出（3.3V） 表一 管脚描述 AVIA SEMICONDUCTOR 2 HX720 主要电气参数 参数 满量程差分输入范围 （FSR） 条件及说明 最小值 典型值 最大值 单位 ±0.5(VREF/128) V(inp)-V(inn) 输入共模电压范围 V 0.9 2 V 1.8 5.5 V VREF 输入电压范围 小于 VBAT 无噪声位数（Noise- Vref=3.3V，Rate=10Hz 17 Bits Free Bits) (1) Vref=3.3V，Rate=40Hz 16 Bits 10/40 Hz 输出数据速率 输出数据编码 二进制补码 7FFFFF 800000 (2) HEX 输出稳定时间 400/100 ms 非线性误差（INL） 差分输入，相比满量程增益 输入零点漂移(Input Offset) 输入噪声精度（Noise Free Resolution) ±0.001 %of FS 0.01 mV 50 nV(rms) ±15 nV/℃ ±5 ppm/℃ 温度系数 (Temperature 输入零点漂移 (offset drift) Drift) 稳压管输出电压 增益漂移 (gain drift) 输入电压：3.6～5.5V 3.15 3.3 3.45 V 稳压管电源调制 输入电压：3.6～5.5V 10 mV/V 稳压管负载调制 输出电流：1～60mA 3 mV 输入共模信号抑制比 At DC, ∆VIN=10mV 100 dB 电源电流 正常工作 1200 µA 断电（不含稳压管） 0.5 （1）无噪声位数（Noise-Free Bits) = ln(FSR/Peak-to-Peak Noise)/ln(2)。 （2）输出稳定时间指从上电、复位或输出数据速率改变到有效的稳定输出数据的时间。 表二 主要电气参数表 AVIA SEMICONDUCTOR 3 HX720 模拟输入 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 输入的前置放大器的增益较大，为 128。当参 考电压 VREF 为 3.3V 时，该增益所对应的满量 程差分输入电压为±13mV。 供电电源 当使用内置的稳压管时，VBAT 可直接与电 池输出（3.6～5.5V)相连。稳压管的输入和输 出都应连接超过 10uF 的电容，以确保稳压管 的稳定工作。此外，根据需要（减少噪声和干 扰），适当的增加输出的电容量，需要时加上 适当隔离来减少数字电路对模拟电路的干扰。 其它管脚的工作电压应低于 VBAT 管脚。 当不使用内置的稳压管时，可将 VBAT 与 VOUT 连接在一起后，连接到系统的供电电源。 A/D 转换参考电压输入(VREF)应与传感器的 供电电源相连。该电压可直接取用稳压管的输 出(VOUT)。也可由 VOUT 经电阻与传感器分压 后供给，以减少传感器的耗电量。 内部稳压管输出提供的 3.3V 电压，那么 HX720 即可用于电池电压的直接测量，无需任何外部 器件。 串口通讯 串口通讯线由管脚 PD_SCK 和 DOUT 组成， 用来输出数据，选择输出数据速率和输入信 号。 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 输出数据速率和输入信号，参见表三。 PD_SCK 脉冲数 输入选择 速率 25 差分信号 10 Hz 26 VBAT-VOUT 测量 40 Hz 27 差分信号 40 Hz 表三 输入选择和输出数据速率选择 时钟选择 HX720 芯片的时钟由芯片内部的时钟振荡器 提供，典型输出数据速率为 10Hz 或 40Hz。 （VBAT-VOUT)电压差测量 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 转换器的输入信号或输出数据速率 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。 HX720 可用于测量（VBAT-VOUT)的电压差。 如果 VBAT 是直接连到电池输出，而 VOUT 是由 AVIA SEMICONDUCTOR 4 HX720 当前转换周期 下一个转换周期 一个数据输出周期时间 MSB DOUT LSB T2 T3 T1 PD_SCK 1 2 3 4 24 25 下一次转换：差分输入，增益128 ，10Hz T4 PD_SCK 1 2 3 4 24 25 26 PD_SCK 1 2 3 4 24 25 26 下一次转换：VBAT-VOUT 测量，40Hz 27 下一次转换：差分输入，增益128 ，40Hz 图二 数据输出和输入通道选择时序图 符号 说明 最小值 典型值 最大值 单位 T1 DOUT 下降沿到 PD_SCK 脉冲上升沿 T2 PD_SCK 脉冲上升沿到 DOUT 数据有效 T3 PD_SCK 正脉冲电平时间 0.2 T4 PD_SCK 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 HX720 的断电。 当 PD_SCK 为低电平时，芯片处于正常工作状 态。 µs 0.1 0.1 µs 50 µs µs 三）。当 PD_SCK 重新回到低电平时，芯片会 重新进入正常工作状态。芯片从断电状态回正 常工作状态后，如果要保持断电前的转换速率 和输入信号选择，则断电不能在时钟脉冲数发 生变化的当前数据转换周期进行。而应在时钟 脉冲数发生变化后的下一个数据转换周期或之 后进行。 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。 断电控制: PD_SCK 60µ s 图三 断电 正常工作 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 60µs，HX720 即进入断电状态（图 AVIA SEMICONDUCTOR 应用实例 图一为 HX720 芯片应用于电子秤的一个典 型方案图。可用于 LED 显示，也可用于 LCD 显 示。 5 HX720 参考 PCB 板（单层） 图四 与 HX720 相关部分的参考设计原理图 图五 与 HX720 相关部分的参考设计 PCB 图 参考驱动程序（汇编） /*------------------------------------------------------------------在ASM中调用: LCALL ReadAD 可以在C中调用: extern unsigned long ReadAD(void); . . unsigned long data; AVIA SEMICONDUCTOR 6 HX720 data=ReadAD(); . . ----------------------------------------------------------------------*/ PUBLIC ReadAD HX720ROM segment code rseg HX720ROM sbit ADDO = P1.5; sbit ADSK = P0.0; /*-------------------------------------------------OUT: R4, R5, R6, R7 R7=>LSB 如果在C中调用，不能修改R4，R5，R6，R7。 ---------------------------------------------------*/ ReadAD: CLR ADSK //使能AD（PD_SCK置低） SETB ADDO //51CPU 准双向I/0输入使能 JB ADDO,$ //判断AD转换是否结束，若未结束则等待否则开始读取 MOV R4,#24 ShiftOut: SETB ADSK //PD_SCK置高（发送脉冲） NOP CLR ADSK //PD_SCK置低 MOV C,ADDO //读取数据（每次一位） XCH A,R7 //移入数据 RLC A XCH A,R7 XCH A,R6 RLC A XCH A,R6 XCH A,R5 RLC A XCH A,R5 DJNZ R4,ShiftOut //判断是否移入24BIT SETB ADSK NOP CLR ADSK RET END 参考驱动程序（C） sbit ADDO = P1^5; sbit ADSK = P0^0; unsigned long ReadCount(void){ unsigned long Count; unsigned char i; ADDO=1; //非 51 类 MCU，略去此行 ADSK=0; Count=0; while(ADDO); AVIA SEMICONDUCTOR 7 HX720 for (i=0;i