PDF《电路笔记 CN-0395》

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7 所有工作模式(恒流、恒压、恒阻和恒温)为了维持指定 参数的值,都要控制流经加热电阻的电流量,并利用 AD7988-1模数转换器(ADC)测量加热器电压. 加热器电阻和加热器温度之间的关系 加热器电阻RH_T与加热器温度TH之间的关系可通过下式 来表示: RH_T = RH_0 * [1 + ALPHA * (TH ? T_0)] (2) 其中: RH_0为环境温度T_0时的加热器电阻. TH为加热器温度. ALPHA为取决于传感器的常数. 从TGS8100数据手册获得如下标称值:VH = 1.8 V,T_0 = 20°C时RH_0 =

110 Ω.T_H = 360°C时,RH_T =

225 Ω.然 后代入并求解上式,得到常数ALPHA = 0.003074. 可以重新整理该式,求得TH与RH的函数关系: TH = T_0 + (1/ALPHA) * [(RH_T/RH_0) ? 1] (3) 设置模式值之前,先确定环境温度T_A时的加热器实际电 阻RH_A.为确定此值,将8 mA电流施加于加热器,并在 施加电流后的20 μs内测量加热器电压(VH_A).此时,加热 器仍处于环境温度.环境温度时的加热器电阻根据RH_A = VH_A/8 mA计算.同时记录环境温度T_A和湿度HUM. 前面的等式必须稍加修改,因为实际环境温度T_A可能不 同于数据手册值T_0 = 20°C.加上修正因子之后,两个等式 变为: RH_T = RH_A * [1 + ALPHA * (RH_0/RH_A) * (TH ? T_A)](4) TH = T_A + (1/ALPHA) * (1/RH_0) * (RH_T ? RH_A) (5) 加热器工作模式 下面详细说明加热器工作模式. 加热器恒压 加热器恒压模式是最常见的工作模式. TGS8100传感器的推 荐电压为1.8 V ± 2%.一个迭代程序调整加热器电流IH,直 至测得的加热器电压为1.8 V, 然后根据RH_T = VH/IH计算 对应的加热器电阻RH_T.对应的加热器温度可根据等式5 计算. 加热器恒流 所需加热器电流IH在ADN8810 DAC中设置. 测量加热器电 压VH.加热器电阻根据RH_T = VH/IH计算.对应的加热 器温度根据等式5计算. 加热器恒温 对应于所需加热器温度TH的加热器电阻RH_T根据等式4 计算.一个迭代程序调整加热器电流IH,并测量加热器电 压VH,直至达到所需的加热器电阻VH/IH = RH_T. 加热器恒阻 一个迭代程序调整加热器电流IH,并测量加热器电压VH, 直至达到所需的加热器电阻VH/IH = RH_T. 对应的加热器 温度根据等式5计算. 检测电阻测量 传感器检测元件的电阻值可以通过下式确定: (6) 其中: RS为检测元件的电阻. VS为RS上的对地电压. RG为分压器所用的范围设置电阻. VREF为基准电压值(4.096 V). 为了覆盖30 Ω至30 MΩ的RS范围, 利用低压CMOS模拟多路 复用器ADG758选择五个RG电阻中的一个.该电路使用S1 至S5通道,对应的RG电阻值分别为8.87 kΩ、39.2 kΩ、110 kΩ、2.74 MΩ和33 MΩ. 利用分压器中的RG电阻以及RS和VREF,现在便可通过等 式6确定检测电阻RS的值. 来自检测电阻分压器的输出电压被超低失调、漂移和偏置电 流的运算放大器AD8628放大2倍以匹配AD7988-1 ADC的 输入范围. AD7988-1是一款低功耗、100 kSPS 16位逐次逼近型ADC, 用于转换传感器加热和检测元件的电压读数. ADG884是一款软件可选低压CMOS双通道单刀双掷开关, 用于切换传感器加热和检测元件的电压读数. ADR4540是一款超低噪声、低功耗基准电压源.它为 ADN

8810、AD7988-1和RG分压器网络产生高精度4.096 V 基准电压,具有出色的温度稳定性和低输出噪声,功耗最 大值仅950 μA. CN-0395 电路笔记 Rev.

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7 ADP196是一款逻辑控制的高端功率开关, 可通过ADICUP360 的数字输入/输出引脚完全关断整个电路,将电路功耗降至