【电子秤性能改进】
在电子秤的设计中，最初的精度需求可能并不明显，一般只需要12 bit至14 bit的模数转换器（ADC），能够达到1:3,000到1:10,000的分辨率。然而，深入分析会发现，为了满足更严格的精度标准，实际上需要20 bit的ADC。这是因为电子秤的实际应用中，往往要求内部计数精度远高于外部显示的精度，例如在0.5克重量分辨率的5公斤电子秤中，内部计数需要达到1:200,000的精度。
电子秤的核心是称重传感器，通常采用5V电源，满量程输出为10mV，线性范围6mV。前端电路的增益为128倍，使ADC的满量程输入达到768mV。在2.5V基准电压下，只使用了ADC动态范围的不到三分之一。为了达到所需的内部计数精度，ADC的精度需要提高3到4倍，因此需要19到20 bit的ADC。
在工业环境中，电子秤需要在广泛的温度范围内工作，例如超过50°C。温度漂移成为主要误差源，所以选择低漂移ADC至关重要。例如，20 bit精度的ADC在50°C温差下可能会有50 LSB的误差，影响精度。AD7799这款24 bit Σ-Δ ADC具有10 nV/°C的低失调漂移，能在全工作温度范围内保持良好稳定性。
在电子秤的应用中，关键性能指标是峰值-峰值（pk-pk）噪声，而非有效值（RMS）噪声。ADC的无噪声分辨率决定了能否清晰分辨个别编码，其分辨率受到更新速率的影响。AD7799在不同更新速率下，其pk-pk分辨率可从20.5 bit降至16 bit。设计者需要平衡ADC的最大采样速率和显示器的最小更新速率，高端电子秤常选择10 Hz的采样速率。
Σ-Δ ADC因其内置噪声整形和数字滤波功能，成为低噪声、高线性度要求的电子秤的理想选择。它们的量化噪声被扩展到调制频率的一半，通过限制数字滤波器带宽来降低高频噪声，简化后处理需求。
此外，ADC应配备低噪声可编程增益放大器（PGA）来放大称重传感器的微弱信号。AD7799集成的PGA提供了低温度漂移和高达128的增益，能直接连接传感器。通过平均值滤波器，可以提高有效分辨率，减少随机噪声，但会增加建立时间。一阶平均可以提升2.3 bit的有效分辨率，但二阶平均会因流水线延迟延长建立时间。
改进电子秤性能的关键在于选择高精度的20 bit ADC，如AD7799，同时考虑低漂移、噪声控制、内置PGA以及合适的采样速率和滤波策略，以实现高精度、稳定性和快速响应的电子秤系统。
