CIRCUIT060094

MSP430 スマート・アナログ・コンボを使用した、単一電源のひずみゲージ・ブリッジ・アンプ回路

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概要

一部の MSP430™ マイコン (MCU) は、オペアンプ、DAC、プログラマブル・ゲイン段など、構成可能な統合型シグナル・チェーン要素を内蔵しています。これらの要素は、スマート・アナログ・コンボ (SAC) というペリフェラルを形成しています。さまざまな種類の SAC の詳細や、それらの一部である構成可能アナログ シグナル チェーン機能を活用する方法については、「MSP430 マイコンのスマート アナログ コンボのトレーニング」をご覧ください。設計を開始するには、歪みゲージ・ブリッジ・アンプ回路の設計ファイルをダウンロードしてください。ひずみゲージは、加えられた力に応じて抵抗値が変化するセンサです。抵抗値の変化は、加えられた力によってセンサに発生するひずみに正比例します。この圧力センシング回路は、ブリッジ構成の内部に配置した 1 個の歪みゲージを使用して、抵抗値の変動を測定します。このデザインは、MSP430FR2355 が内蔵している 4 個のオペアンプ・ブロック (SAC) をすべて活用します。2 個の SAC_L3 ペリフェラルは汎用モードに構成済みであり、1 個の歪みゲージの抵抗値が変動したときに生成される差動信号を増幅します。他の 2 個は DAC モードに構成済みであり、基準電圧 (Vref) と励起電圧 (Vex) を供給します。R10 が変化したときに、ホイートストーン・ブリッジの出力で小さい差動電圧が発生します。この電圧を、2 個の SAC オペアンプで構成されている計測アンプの入力に供給します。計測アンプの線形性は、MSP430 SAC オペアンプの入力同相範囲と出力スイング範囲を土台としており、この資料の末尾にある仕様チャートに記載済みです。2 段目のオペアンプの出力を、オンボード ADC を使用して直接サンプリングすること、またはオンボード・コンパレータを使用して監視したうえでマイコン内部でさらに処理を進めることもできます。
機能
  • 入力 Vi の差 (Vi1 - Vi2):V = -2.22mV ~ 2.27mV
  • 出力:Vo = 0.1 V ~ 3.2 V
  • 電源電圧:
    • Vcc = 3.3 V
    • Vee = 0V
    • Vref = 1.65 V
  • 歪みゲージ抵抗値の変動:115 ~ 125Ω
  • Vcm = 1.34 V
  • ゲイン = 690 V/V
MSP430 マイコン
MSP430FR2311 3.75KB FRAM、オペアンプ、TIA (トランスインピーダンス アンプ)、コンパレータと DAC、10 ビット ADC 搭載、16MHz アナログ内蔵マイコン MSP430FR2355 32KB FRAM、オペアンプ / PGA、12 ビット DAC、12 ビット ADC 搭載、24MHz、105℃、アナログ内蔵マイコン
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技術資料

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* 回路設計 Strain gauge bridge amplifier circuit with MSP430 smart analog combo (Rev. A) PDF | HTML 2020年 3月 6日

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