PDF《电路笔记》

采用AD7793 24位Sigma-Delta ADC的 完整热电偶测量系统 设计和集成文件 设计和集成文件 原理图、布局文件、物料清单 电路功能与优势 图1所示电路是一个基于24位Σ-Δ型ADC AD7793的完整热电 偶系统.

AD7793是一款适合高精度测量应用的低功耗、低 噪声、完整模拟前端,内置PGA、基准电压源、时钟和激 励电流,从而大大简化了热电偶系统设计.系统峰峰值噪 声约为0.02°C. AD7793的最大功耗仅500 μA,因而适合低功耗应用,例如 整个发送器的功耗必须低于4 mA的智能发送器等.AD7793 还具有关断选项.在这种模式下,整个ADC及其辅助功能 均关断,器件的最大功耗降至1 μA. AD7793提供一种集成式热电偶解决方案,可以直接与热电 偶接口.冷结补偿由一个热敏电阻和一个精密电阻提供. 该电路只需要这些外部元件来执行冷结测量,以及一些简 单的R-C滤波器来满足电磁兼容性(EMC)要求. 6V LITHIUM ION BATTERY (2 * 3V CELLS) LCD DRIVER LCD AIN1(+) DVDD AVDD AIN1(C) AD7793 SCLK DIN DOUT/RDY CS IOUT1 AIN2(+) AIN2(C) REFIN(+) REFIN(C) 0.1?F 0.01?F + C 0.01?F 1k? 1k? THERMISTOR KTY81-110 1k? AT 25°C THERMOCOUPLE COLD JUNCTION THERMOCOUPLE CONNECTOR 2k? 0.1% 10ppm 0.1?F 1.5? 10?F + + ADuC832 ANALOG MICRO- CONTROLLER CLK GND IOUT2 09776-001 图1. 带冷结补偿的热电偶测量系统(原理示意图:未显示去耦和所有连接) 电路笔记 CN-0206 Circuit from the Lab?实验室电路是经过测试的电路设 计,用于解决常见的设计挑战,方便设计人员轻松快 捷地实现系统集成.有关更多信息和技术支持,请访 问:www.analog.com/zh/CN0206. 连接/参考器件 AD7793 3通道、低噪声、低功耗、24位Σ-Δ型ADC,内置片内仪表放大器和基准电 压源 ADuC832 精密模拟微控制器 Rev.0 Circuits from the Lab? circuits from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page) One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com/zh Fax: 781.461.3113 ?2011 Analog Devices, Inc. All rights reserved. 电路描述 本电路使用T型热电偶.该热电偶由铜和康铜构成,温度测 量范围为?200°C至+400°C,产生的温度相关电压典型值为

40 μV/°C. 热电偶的传递函数不是线性的.在0°C至+60°C的温度范 围,其响应非常接近线性.但是,在更宽的温度范围内, 必须使用一个线性化程序处理. 测试电路不包括线性化功能,因此,本电路的有用测量范 围是0°C到+60°C.在该温度范围内,热电偶产生0 mV至2.4 mV的电压.内部1.17 V基准电压用于热电偶转换.因此, AD7793的增益配置为128. AD7793采用单电源供电,热电偶产生的信号必须被偏置到 地以上,从而处于该ADC支持的范围.对于128倍的增益, 模拟输入端的绝对电压必须在GND +

300 mV至AVDD C 1.1 V 范围内. AD7793片上集成的偏置电压发生器偏置热电偶信号,使其 共模电压为AVDD/2,确保以相当大的裕量满足输入电压限 值要求. 热敏电阻在+25°C时的值为1 kΩ,0°C时的典型值为815 Ω, +30°C时的典型值为1040 Ω.假设0°C至30°C的传递函数为 线性,则冷结温度与热敏电阻R之间的关系为: 冷结温度 =