CS1237引脚图及功能

　　CS1237是一款高精度、低功耗模数转换芯片，一路差分输入通道，内置温度传感器和高精度振荡器。

　　以下为CS1237芯片的功能框图。

　　

　　1、芯片功能说明

　　1） CS1237 是一款高精度、低功耗模数转换芯片，一路差分输入通道，内置温度传感器和高精度振荡器。

　　2） CS1237的PGA可选： 1、2、64、128，默认为128。

　　3） CS1237 正常模式下的ADC 数据输出速率可选： 10HZ、40Hz\ 640Hz\ 1.28kHz，默认为10Hz;

　　4） MCU 可以通过2 线的SPI接口SCLK、DRDY DOUT与CS1237 进行通信，对其进行配置，例如通道选择、PGA选择、输出速率选择等。

　　1.1芯片主要功能特性

　　1）内置晶振

　　2）集成温度传感器

　　3）带Power down功能

　　4）2线SPI接口，最快速率为1.1MHZ

　　1.2ADC 功能特性

　　24 位无失码

　　PGA放大倍数可选： 1、2、64、128

　　1路24位无失码的差分输入，在PGA=128时ENOB为20位（5V）\19.5位（3.3V）

　　PP噪声：PGA=128、10HZ:180nV;

　　INL小于0.0015%

　　输出速率可选： 10HZ、40HZ、640Hz、1.28kHz

　　带内短功能

　　1.3芯片基本结构功能描述

　　CS1237是一款高精度、低功耗Sigma-Delta 模数转换芯片，内置一路Sigma-De1taADC，一路差分输入通道和一路温度传感器，ADC 采用两阶sigm a delta 调制器，通过低噪声仪用放大器结构实现PGA放大，放大倍数可选： 1、2、64、128。在PGA=128时，有效分辨率可达20 位（工作在5V）。

　　CS1237 内置RC 振荡器，无需外置晶振。

　　CS1237 可以通过DRDY，DOUT和SCIK 进行多种功能模式的配置，例如用作温度检测、PGA选择、ADC 数据输出速率选择等等。

　　CS1237 具有Powerdown模式。

　　

　　

　　

　　1.6 CS1237电气特性

　　所有的参数测试在环境温度-40~85℃、内置基准的条件下测试，除非有其它注明。

　　

　　

　　1.7芯片引脚

　　

　　

　　2.1模拟输入前端

　　CS1237 中有1路ADC，集成了1路差分输入，信号输入可以是差分输入信号AINP、AINN，也可以是温度传感器的输出信号，输入信号的切换由寄存器（ch_se［1:0］）控制，其基本结构如下图所示：

　　

　　图3 模拟输入结构图

　　CS1237 的PGA可配： 1、2、64、128，由寄存器（ga_sl［1:0］）控制;

　　基准电压可以由外部输入也可是内部输出，如果要使用外部基准电压，要先关闭内部

　　基准，内部基准控制由寄存器（refo_off控制。

　　2.2温度传感器

　　芯片内部提供温度测里功能。当ah_se1［1:0］=2‘b10时，ADC模拟信号输入接到内部温度传感器，其它的模拟输入信号无效。ADC 通过测里内部温度传感器输出的电压差来推导出实际的温度值。当ch_se［10］=2b10时，ADC 只支持PGA=1。温度传感器需要进行单点校正。校正方法： 在某个温度点A下，使用温度传感器进行测里得到码值Yao

　　那么其他温度点B 对应的温度= Yb+（273.15+A）Ya-273.15

　　A温度单位是摄氏度。Ya 是A点对应温度码值。Yb是B点对应温度码值。

　　2.3低噪声PGA 放大器

　　CS1237 提供了一个低噪声，低漂移的PGA 放大器与桥式传感器差分输出连接，其基

　　本结构图如下图所示，前置抗EMI 滤波器电路R=4502，C=18pF 实现20M高频滤波。低

　　噪声PGA放大器通过RF1; R1; RF2 实现64倍放大，并和后级开关电容PGA组成64 和

　　128 的PGA 放大。通过pga_sel［1:0］来配置1\ 2、64\ 128 等不同的PGA。当使用PGA=1，2时，64 倍低噪声PGA放大器会被关断以节省功耗。当使用低噪声PGA放大器时，输入范围在GND+0.75V 到VDD_0.75V 之间，超出这个范围，会导致实际性能下降。在CAP端口处接一个内置45PF电容，与内置2k电阻RINT组成一个低通滤波，用作低噪声PGA放大器的输出信号的高频滤波，同时该低通滤波器也可以作为ADC 的抗混叠滤波器。

　　

　　图4 PGA结构图

　　CS1237 内置Buffer，当PGA=1，2时，CS1237 使用Buffer来减少由于ADC差分输入阻抗低带来的问题，例如建立时间不足，增益误差偏大等等，当PGA=64 ，128 时，CS1237 也使用Buffer 来减少由于低噪声PGA经过RINT=2K，CNT=0.1uF的低通滤波后带来的建立误差，增益误差以及内码漂移的现象。

　　2.4时钟信号源

　　CS1237 使用内置晶振来提供系统所需要的时钟频率，典型值为5.2MHZO

　　2.5复位和断电（ POR& power down ）

　　当芯片上电时，内置上电复位电路会产生复位信号，使芯片自动复位。

　　当SCLK 从低电平变高电平并保持在高电平超过100us，CS1237 即进入PowerDwon

　　模式，此时功耗低于0.1UAO 当SCLK 重新回到低电平时，芯片会重新进入正常工作状态。

　　当系统由Power down 重新进入正常工作模式时，此时所有功能配置为PowerDown 之前的状态，不需要进行功能配置。

　　基于CS1237的电子秤应用设计http://bbs.elecfans.com/forum.php?mod=viewthread&tid=927715&page=1

　　2.6SPI 串口通信

　　CS1237 中采用2 线SPI 串行通信，通过SCLK 和DRDY.DOUT可以实现数据的接收以及功能配置。

　　2.6.1建立时间

　　在ADC 数据输出速率为10HZ 或40HZ 时，数字部分需要有3个数据转换周期满足模拟输入信号的建立和滤波器的建立时间要求; ADC 数据输出速率为640HZ 或1280HZ 时，数字部分需要有4个数据转换周期满足模拟输入信号的建立和滤波器的建立时间要求。CS1237 整个建立过程如下图所示：

　　

　　2.6.2ADC数据输出速率

　　CS1237数据输出速率可以通过寄存器speed_sel［1:0］配置。

　　

　　2.6.3数据格式

　　CS1237 输出的数据为24 位的2 进制补码，最高位（MSB） 最先输出。最小有效位（LSB） 为（0 5VR=/Gain）（2Z-1）o 正值满幅输出码为TFFFFH，负值满幅输出码为800000H。下表为不同模拟输入信号对应的理想输出码。

　　

　　（1） 不考虑噪声，INL，失调误差和增益误差的影响

　　2.6.4数据准备数据输入输出（DRDY.DOUT）

　　DRDY/DOUT引脚有4个用途。第一，当输出为低时，表示新的数据已经转换完成; 第二，作为数据输出引脚，当数据准备好后，在第1个SCIK的上升沿后，

　　输出转换数据的最高位（MSB）。在每一个SCLK的上升沿，数据会自动移1位。在24个SCLK 后将所有的24位数据读出，如果这时暂停SCLK的发送，着最后一位的数据，直到下一个数据准备好之前拉高，此后当DRDY.DOUT被再： 欠拉

　　低，表示新的数据已经转换完成，可进行下一个数据读取; 第三，在第25、26 个SCIK时，输出寄存器状态更新标志; 第四，作为寄存器数据写入或读出引脚，当需要配置寄存器或读取寄存器值时，SPI需要发送46个SCLK，根据DRDY DOUT输入的命令字，判断是写寄存器操作还是读寄存器操作。

　　2.6.5串行时钟输入（SCLK）

　　串行时钟输入SCLK是一个数字引脚。这个信号应保证是一个干净的信号，毛刺或慢速的上升沿都会可能导致读取错误数据或误入错误状态。因此，应保证SCLK的上升和下降时间都小于50ns。

　　2.6.6数据发送

　　CS1237 可以持续的转换模拟输入信号，当将DRDY /DOUT拉低后，表明数据已经准备好接受，输入的第一个SCLK 来就可以将输出的最高位读出，在24个SCLK 后将所有的24 位数据读出，如果这时暂停SCLK 的发送，DRDY/DOUT 会保持着最后一位的数据，直到其被拉高，第25 和26个SCLK 输出配置寄存器是否有写操作标志，第25个SCLK 对应的DRDY/DOUT为1时表明配置寄存器Config 被写入了新的值，第26个SCIK 对应的DRDY/DOUT为芯片扩展保留位，目前输出一直为0，通过第27个SCLK可以将DRDY DOUT拉高，此后当DRDY.DOUT被再次拉低，表示新的数据已经淮备好接受，进行下一个数据的转换。其基本时序如图所示：

　　

　　

　　2.6.7功能配置

　　Cs1237可以通过SCLK和DOUT/DRDY可以进行不同功能的配置，功能配置时序图如下图所示：

　　

　　功能配置过程简述，在DRDY，DOUT由高变低之后：

　　1.第1个到第24个SCLK，读取ADC 数据。如果不需要配置寄存器或者读取寄存器，可以省略下面的步骤。

　　2.第25 个到第26个scLK，读取寄存器写操作状态。

　　3.第27 个SCLK，把DRDY，’DOUT输出拉高。

　　4.第28 个到第29个scLK，切换DRDY ‘DOUT为输入。

　　5.第30 个到第36个sCLK，输入寄存器写或读命令字数据（高位先输入）。

　　切换DRDY/DOUT的方向（如果是写寄存器，

　　6.第37 个SCLK，

　　DRDY/DOUT为输入; 如果是读寄存器，

　　DRDY/DOUT 为输出）。

　　7.第38 个到第45 个SCLK，输入寄存器配置数据或输出寄存器配置数据（高位先输入/输出）。

　　8.第46 个SCLK，切换DRDY/DOUT为输出，并把DRDY/DOUT拉高.update1/ update2 被置位或清零。

　　2.6.7.1SPI 命令字

　　CS1237 有2个命令字，命令字的长度为7bits，命令字描述如下：

　　

　　2.6.7.2SPI寄存器

　　Cs1237有一组寄存器Config

　　Config寄存器

　　

　　

　　2.6.8 PowerDwon模式

　　当SCLK从低电平变高电平并保持在高电平超过100µs，CS1237即进入PowerDwon模式，这时会关掉芯片所有电路，功耗接近0。当SCLK重新回到低电平时，芯片会重新进入正常工作状态。

　　

　　3 芯片的封装