為具體應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅魅Q于待測(cè)溫度范圍和所需的精度。系統(tǒng)精度取決于溫度傳感器的精度和對(duì)傳感器的輸出數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能。多數(shù)情況下，由于傳感器信號(hào)非常微弱，因此需要高分辨率ADC。Σ&電容器 電感器Delta; ADC具有高分辨率，并且這種ADC通常包含溫度測(cè)量系統(tǒng)所需的內(nèi)置電路，例如激勵(lì)電流源。本文主要介紹可以利用的溫度傳感器[熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)、熱敏電阻器與熱敏二極管]和連接傳感器與ADC所需的電路，以及對(duì)ADC的性能要求。
熱電偶
熱電偶由兩種不同類型的金屬組成。當(dāng)溫度高于零攝氏度時(shí)，在兩種金屬的連接處會(huì)產(chǎn)生溫差電壓，電壓大小取決于溫度相對(duì)于零攝氏度的偏差。熱電偶具有體積小、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，非常適合惡劣環(huán)境中的極高溫度(高達(dá)2300℃)測(cè)量。但是，熱電偶的輸出為mV級(jí)，因此需要經(jīng)過精密放大才能作進(jìn)一步處理。不同類型熱電偶的靈敏度也不一樣，一般僅為每攝氏度幾mV，因此需要高分辨率、低噪聲ADC。
圖1給出利用3通道、16/24位AD7792/AD7793 ΣΔ ADC的熱電偶系統(tǒng)。其片內(nèi)儀表放大器首先對(duì)熱電偶電壓進(jìn)行放大，然后通過ADC對(duì)放
大的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。熱電偶產(chǎn)生的電壓偏置在地電平附近。片內(nèi)激勵(lì)電壓源將其偏置到放大器線性范圍以內(nèi)，因此系統(tǒng)能夠利用單電源工作。這種低噪聲、低漂移、片內(nèi)帶隙基準(zhǔn)電壓源，能夠確保模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，從而保證整個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)的精度。
電阻溫度探測(cè)器
電阻溫度探測(cè)器的電阻隨著溫度變化而變化。電阻溫度探測(cè)器的常用材料是鎳、銅、鉑，其中電阻在100Ω ~ 1000Ω之間的鉑電阻溫度探測(cè)器是最常見的。電阻溫度探測(cè)器適用于在-200℃ ~ +800℃的整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有接近線性響應(yīng)的溫度測(cè)量。一只電阻溫度探測(cè)器包括3根或4根導(dǎo)線。
熱敏電阻器
熱敏電阻器的電阻也隨著溫度的變化而變化，但是其精度不如電阻溫度探測(cè)器。熱敏電阻通常使用單電流電源。同使用電阻溫度探測(cè)器一樣，一個(gè)精密電阻器用于基準(zhǔn)電壓源，一個(gè)電流源驅(qū)動(dòng)該精密基準(zhǔn)電阻器和熱敏電阻器，這意味著可以實(shí)現(xiàn)一種比率配置。這也說明電流源的精度并不重要，因?yàn)殡娏髟礈仄扔绊憻崦綦娮杵鳎瑫r(shí)也影響基準(zhǔn)電阻器，因此抵消了漂移影響。在熱電偶應(yīng)用中，通常利用熱敏電阻器進(jìn)行冷接點(diǎn)補(bǔ)償。熱敏電阻器的標(biāo)稱電阻值通常為1000Ω或更高。
熱敏二極管
也可以用熱敏二極管進(jìn)行溫度測(cè)量：通過測(cè)量二極管（一般為晶體管的基極到發(fā)射極）的電壓計(jì)算溫度。采用兩種不同的電流分別通過熱敏二極管，測(cè)量在兩種情況下從基極到發(fā)射極的電壓。由于知道電流的比率，因此可以通過測(cè)量從基極到發(fā)射極電壓在兩種不同電流情況下的差，從而準(zhǔn)確計(jì)算溫度。例如，我們將AD7792/AD7793的激勵(lì)電流源設(shè)置為10mA 與210mA (也可以選擇其它值)。首先，讓210mA的激勵(lì)電流通過二極管，利用ADC測(cè)量從基極到發(fā)射極的電壓。然后，利用10mA 激勵(lì)電流重復(fù)上述測(cè)量。這意味著電流降低到原來的1/21。在測(cè)量中電流絕對(duì)值并不重要，但是要求電流比率固定。
對(duì)ADC的要求
溫度測(cè)量系統(tǒng)通常是低速(每秒采樣最多100次)的，因此窄帶ADC比較適合；但是，ADC必須具有高分辨率。窄帶與高分辨率的要求，使得ΣΔ ADC成為這種應(yīng)用的理想選擇。在這種結(jié)構(gòu)下，開關(guān)電容器電感廠家前端模擬輸入連續(xù)采樣，采樣頻率明顯高于有用帶寬。
ΣΔ調(diào)節(jié)器將采樣的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖串，其“1”的密度包括數(shù)字量信息。ΣΔ調(diào)節(jié)其還能進(jìn)行噪聲整形。通過噪聲整形，有用帶寬內(nèi)的噪聲被移到有用帶寬以外，到達(dá)無用的頻率范圍。調(diào)節(jié)器的階數(shù)越高，在有用帶寬內(nèi)對(duì)噪聲整形的作用就越明顯。但是，較高階調(diào)節(jié)器容易不穩(wěn)定。因此，必須在調(diào)壓膜電感器節(jié)器階數(shù)與穩(wěn)定性之間進(jìn)行權(quán)衡。在窄帶ΣΔ ADC中，通常使用二階或三階調(diào)節(jié)器，器件穩(wěn)定性良好。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
