HX710A

HX710（A/B） 带数字温度测量输出的 24 位模/数（A/D）转换器芯片（HX710A） 带测量（DVDD-AVDD)电压差的 24 位模/数（A/D）转换器芯片（HX710B） 简介 特点 HX710 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。与同类型其它芯片相比，该芯片具 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。 • 片内直接温度测量和数字输出（HX710A) 输入低噪声放大器的增益为 128，当参考电 压 VREF 为 5V 时，对应的满额度差分输入信号 幅值为±20mV。芯片内的时钟振荡器不需要任 何外接器件。HX710A 片内的数字温度传感器可 直接读出芯片内，即系统内的温度。HX710B 可 用于通过检测（DVDD-AVDD)的电压差来检测电 池电压。 • 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 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。 • （DVDD-AVDD)电压差测量（HX710B） • 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 • 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, 断电电流：< 1µA • 工作电压范围：2.6 ~ 5.5V • 工作温度范围：-40 ~ +85℃ • 8 管脚的 SOP-8 或 DIP-8 封装 LCD LED 10 充电电路 稳压管 1u 电池 0.1u 1u VDD 0.1u 传感器 200 0.1u VREF AGND INN INP AVDD DVDD DOUT PD_SCK HX710 I/O I/O MCU 200 HX710 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 HX710（A/B) 管脚说明 VREF 1 8 AVDD 模拟电源输入 地输入 AGND 2 7 DVDD 数字电源输入 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 DVDD AVDD 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 电源输入 描述 A/D 转换参考电压输入（1.8V～AVDD） 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 数字电源输入（2.6 ~ 5.5V） 模拟电源输入（2.6 ~ 5.5V），AVDD 电压不应高于 DVDD 电压 表一 管脚描述 AVIA SEMICONDUCTOR 2 HX710（A/B) 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 VREF 输入电压范围 V AGND+0.9 AVDD-1.3 V 1.8 AVDD V 无噪声位数（Noise- Vref=Avdd=5V，Rate=10Hz 17 Bits Free Bits) (1) Vref=Avdd=5V，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/℃ ±7 ppm/℃ 温度系数 (Temperature 输入零点漂移 (offset drift) Drift) 增益漂移 (gain drift) 温度测量范围 数字温度传感器（有效 非线性误差 （-40～+85℃） 位：15 位） 温度测量精度（15 位） 输入共模信号抑制比 At DC, ∆VIN=10mV 电源干扰抑制比(PSSR) At DC, ∆AVDD=0.1V 电源电压 AVDD，DVDD 电源电流 正常工作 ℃ +85 -40 0.5 ℃ 20.4 LSB/℃ 100 dB 100 dB 5.5 2.7 1200 断电 V µA 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 HX710（A/B) 模拟输入 （DVDD-AVDD)电压差测量 (HX710B) 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 5V 时，该增益所对应的满量程 差分输入电压为±20mV。 HX710B 可 用 于 测 量 （ DVDD-AVDD) 的 电 压 差。如果 DVDD 是直接连到电池输出，而 AVDD 是由稳压管输出提供，那么 HX710B 即可用于 电池电压的直接测量，无需任何外部器件。 供电电源 数字电源(DVDD)电压应与 MCU 芯片电源电 压相同或相差不大，以确保与 MCU 的串口数据 通信正确。 模 拟 电 源 (AVDD) 电 压 应 不 高 于 数 字 电 源 (DVDD)电压。可使用与 MCU 芯片相同的的数字 电源供电，需要时加上适当隔离来减少数字电 路对模拟电路的干扰。 A/D 转换参考电压输入(VREF)应与传感器的 供电电源相连。该电压可直接取用模拟电源 (AVDD)。也可由 AVDD 经电阻与传感器分压后 供给，以减少传感器的耗电量。 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 时钟选择 25 差分信号 10 Hz HX710 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。 26 26 温度测量 (HX710A) HX710A 芯片内部的数字温度传感器可以直 接用于读出芯片内，即系统内的温度。其有效 （稳定）位数为 15 位。典型温度测量精度为每 度（℃）20.4 个读数(15 位)。 使用数字温度传感器时，应注意芯片内的 温度传感器,芯片与芯片之间有较大的零点和 增益差异。如用来测量绝对温度，零点和增益都需 要校正。如测量温度用来做系统温度相关的性能补 偿，零点和增益则不需要校正，只要温度测量的线 性度满足要求即可。 AVIA SEMICONDUCTOR 27 温度测量 （HX710A) DVDD-AVDD 测 量（HX710B） 差分信号 40 Hz 40 Hz 40 Hz 表三 输入选择和输出数据速率选择 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。 4 HX710（A/B) 当前转换周期 下一个转换周期 一个数据输出周期时间 DOUT LSB MSB T2 T3 T1 PD_SCK 1 3 2 4 24 下一次转换：差分输入，增益128 ，10Hz 25 下一次转换：温度测量 （HX710A)，40Hz T4 PD_SCK 1 2 3 4 24 25 26 PD_SCK 1 2 3 4 24 25 26 下一次转换：DVDD-AVDD 测量 （HX710B)，40Hz 27 下一次转换：差分输入，增益128 ，40Hz 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 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 HX710 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: µs 0.1 0.1 µs 50 µs µs 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。 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，HX710 即进入断电状态（图 三）。当 PD_SCK 重新回到低电平时，芯片会 AVIA SEMICONDUCTOR 应用实例 图一为 HX710 芯片应用于电子秤的一个典 型方案图。该方案采用一个稳压管同时给 ADC 和 MCU 供电，即可用于 LED 显示，也可用于 LCD 显示。 5 HX710（A/B) 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; data=ReadAD(); . . ----------------------------------------------------------------------*/ PUBLIC ReadAD HX710ROM segment code rseg HX710ROM sbit sbit ADDO = P1.5; 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 AVIA SEMICONDUCTOR 6 HX710（A/B) 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); for (i=0;i