CS1150是深圳芯海科技有限公司开发的一款基于Σ-Δ原理、低功耗、高精度的单通道24位模数转换芯片。在PGA=128时，具有17.5位有效精度，工作电压范围2.7V～5.25V，采用SOP16封装，最大功耗不大于7mW。CS1150采用简单SPI 接口和MCU通讯。

　　CS1150管脚功能及时序说明

　　CS1150的管脚图及其管脚说明见图1。CS1150有内置RC振荡器，也可以外部接晶振。CS1150的一些参数可以直接由管脚的电平选择，这样更方便用户使用。如内部集成增益放大器由PGA管脚的电平选定增益的倍数，BUF管脚决定是否使用内部模拟输入缓冲器，SPEED管脚选择输出数据速率。CS1150的数字接口都为CMOS逻辑接口。AIN0、AIN1适用于模拟差分信号输入，CS、SCLK、DDAT管脚相互配合适用可以得到模拟差分信号的数字转换结果。因为CS1150的一些设置都可以用相应管脚电平来决定，所以它的SPI接口只有输出，而不需要输入，DDAT脚是复用端口，用于数据准备信号，低电平有效。

图1：CS1150的管脚图及其管脚功能说明。

　　CS1150的时序图见图2，当DDAT脚信号变低电平后，说明模数转换完成，使CLK为低电平，再使CS为低电平，然后配合一个时钟信号，在时钟信号的高电平时从DDAT管脚读出AD转换结果。数据输出时，先输出高位数据，再输出低位数据。读完24位结果后，使CLK为低电平、DDAT和CS为高电平，以便读取下次AD转换结果。为防止时序出错，CS1150还具有SPI接口复位功能，即当每次新的AD数据准备好后，DDAT脚都会先变高再变低。

图2：CS1150的时序图。

　　CS1150的应用要点及PCB布板注意事项

　　CS1150是一种性能与控制参数密切相关的芯片，通常在进行应用前都需要针对测量要求、信号特点、外部电路等因素，选择合适的控制参数，以得到相对更好的整体性能。下面介绍CS1150的主要参数设置和软件结构方面的经验，以及印制板布板注意事项供参考。

1. 主时钟及其频率的选择

　　CS1150集成内部2.4576M RC振荡器。采用外部振荡器可以用以下三种方式连接，一是直接接晶振；二是和单片机共用同一个晶振，即CS1150的MCLK接单片机振荡器输出端；三是利用单片机输出稳定的一个方波脉冲做时钟，即CS1150的MCLK接单片机方波脉冲输出端。后两种方式利用单片机提供时钟脉冲，比两芯片单独接各自的晶振所产生的电磁干扰要小些。如果利用单片机提供时钟脉冲要注意匹配问题，CS1150适用的时钟频率范围为1MHz～5MHz，一般应用在4MHz附近比较理想。所以第二种方式适用于低频率类型的单片机，第三种则适用于高频率的单片机。

2. 增益倍数的选择

　　CS1150内部集成增益放大器，可以选择1倍或128倍的增益倍数。由于信号在放大的过程中，噪声也跟着相应放大，这样AD输出的有效位会降低。所以如果信号输入范围比较大时，建议尽量选择1倍的增益倍数。

3. AD输出频率的选择

　　CS1150在输入时钟为2.4576M的时候，AD结果输出频率有10Hz和80Hz，当选择10Hz时，内部ADC采样频率为76.8KHz，并且有50/60Hz频率陷波，因此AD输出比较稳定。但是由于输出比较慢，外面做数字滤波时就不能取太多的数据来滤波；而选择80Hz时，内部ADC采样频率为614.4KHz，AD输出变化比较大。由于输出比较快，可以在外面取多个数字做滤波，也能得到稳定的AD转换结果。

4. 软件对AD转换结果的处理

　　对AD转换结果都需要做数字滤波，一般滤波方法有算数平均法、滑动平均法和防脉冲干扰法。算数平均法适合AD转换结果比较稳定的情况，而滑动平均法适合消除小信号干扰，防脉冲干扰法适合消除大信号干扰。要根据具体产品的应用来选择合适的滤波方法。一般在衡器产品中会选择先采用算数平均法，再采用滑动平均法两种方式。

5. 印制电路板布板注意事项

由于测量的是微小信号，所以不恰当的布板(例如数字信号线与模拟信号线平行并靠近、接地线过细、器件布局不合理等)，都可能使整体性能下降。对于CS1150芯片，布板时注意的事项如下：

　　1）模拟器件及其外围元件应该与数字器件分开排列，两类元器件之间的距离应适当加大。在绘制板图时，完全利用绘图软件的自动布线功能往往达不到合理的效果，因此需要手动布线与自动布线相结合。

　　2）CS1150的模拟信号输入引脚至输入插座引脚的距离应尽量接近，两者之间的引线应走捷径，应该穿过滤波电容的焊盘，尽量不安排过孔，宽度以0.5mm为宜。

　　3）模拟地与数字地要截然分开，并覆盖各自范围内的所有空闲处（双面），两地之间只能有一点相连。

　　4）时钟引脚产生的电磁干扰最大，因此要用地线形成包围时钟器件及其引线、引脚的环状，以减少辐射。

　　本文小结

　　总的来说CS1150是一款高性能、低功耗的ADC产品，它非常适合用于高精度、小信号测量产品，如高精度电子秤、气压计、血压计等等。由于它的所有参数都由相应的管脚电平决定，用户可以将这些管脚连接到单片机的I/O口，随时改变这些参数，也可以在PCB上固定连接好，应用起来十分灵活简单。