PDF《电路笔记》

30 * (R C 815)/(1040 C 815) AD7793的1 mA激励电流用于为热敏电阻和2 kΩ精密电阻 供电.基准电压利用该2 kΩ外部精密电阻产生.这种架构 提供一种比率式配置,激励电流用于为热敏电阻供电,并 产生基准电压.因此,激励电流值的偏差不会改变系统的 精度. 对热敏电阻通道进行采样时,AD7793以1倍的增益工作. 对于+30°C的最大冷结温度,热敏电阻上产生的最大电压为

1 mA *

1040 Ω = 1.04 V. 热敏电阻的选择条件是:热敏电阻上产生的最大电压乘以 PGA增益的结果小于或等于精密电阻上产生的电压. 对于ADC_CODE的转换值,相应的热敏电阻值R等于: R = (ADC_CODE C 0x800000) * 2000/223 还需要考虑AD7793 IOUT1引脚的输出顺从电压.使用1 mA 激励电流时,输出顺从电压等于AVDD C 1.1 V.从上述计算 可知,电路满足这一要求,因为IOUT1的最大电压等于精 密电阻上的电压加上热敏电阻上的电压,等于2 V + 1.04 V = 3.04 V. AD7793以16.7 Hz的输出数据速率工作.每读取10个热电 偶转换结果,就读取1个热敏电阻转换结果.相应的温度 等于: 温度 = 热电偶温度 + 冷结温度 AD7793的转换结果由模拟微控制器ADuC832处理,所得的 温度显示在LCD显示器上. 该热电偶设计采用6 V(2节3 V锂电池)电池供电.一个二 极管将6 V电压降至适合AD7793和模拟微控制器ADuC832 的电平.ADuC832电源与AD7793电源之间有一个RC滤波 器,用以降低进入AD7793的电源数字噪声. 图2显示了T型热电偶上产生的电压与温度的关系.圆圈内 的区域是从0°C到+60°C,该区域内的传递函数接近线性.

20 15

10 5

0 C5 C10 C300 C200 C100

0 100

200 300

400 09776-002 THERMOCOUPLE EMF (mV) TEMPERATURE (°C) APPROXIMATELY LINEAR REGION TYPE T THERMOCOUPLE 图2. 热电偶电动势与温度的关系 CN-0206 电路笔记 Rev.

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4 当系统处于室温时,热敏电阻应指示室温的值.热敏电 阻指示的是相对于冷结温度的相对温度,即冷结(热敏 电阻)与热电偶的温差.因此,在室温时,热电偶应指示 0°C. 如果将热电偶放在一个冰桶中,热敏电阻仍旧测量环境 (冷结)温度.热电偶应指示热敏电阻值的负值,使得总 温度等于0. 最后,对于16.7 Hz的输出数据速率和128倍的增益, AD7793的均方根噪声等于0.088 μV.峰峰值噪声等于: 6.6 *均方根噪声 = 6.6 * 0.088 μV = 0.581 μV 如果热电偶的灵敏度恰好为40 μV/°C,则热电偶的温度测 量分辨率为: 0.581 μV ÷

40 μV = 0.014°C 图3所示为实际的测试板.系统评估如下:分别在室温时以 及将热电偶放入冰桶的情况下,测量热敏电阻温度、热电 偶温度和分辨率.结果如表1所示. 09776-003 图3. 采用AD7793的热电偶系统 表1. 热电偶系统测试结果 0°C 环境温度 (20°C) 温度读数 (°C) ?20

0 热敏电阻读数 (°C) 20.3 20.3 结果读数 (°C) 0.3 20.3 峰峰值噪声 (°C ) 0.02 0.02 从表1可知,热电偶报告的温度正确,热敏电阻则有0.3°C 的误差.这是未包括线性化处理时的系统精度.如果对热 电偶和热敏电阻进行线性化处理,系统精度将会提高,系 统将能测量更宽的温度范围. 如果每读取10次就计算一次最小与最大温度读数之差,则 用温度表示的峰峰值噪声为0.02°C.因此,实际的峰峰值 分辨率非常接近期望值. 常见变化 AD7793是一款低噪声、低功耗ADC.其它合适的ADC有AD7792和AD7785,这两款器件具有与AD7793相同的特性 组合,但AD7792为16位ADC,AD7785为20位ADC. 电路评估与测试 测试数据利用图3所示测试板获得.该系统的完整文档位于 CN-0206设计支持包中: www.analog.com/CN0206-DesignSupport 进一步阅读 CN-0206 Design Support Package: http://www.analog.com/CN0206-DesignSupport Kester, Walt. 1999. Sensor Signal Conditioning. Section 7. Analog Devices. MT-004 Tutorial, e Good, the Bad, and the Ugly Aspects of ADC Input Noise―Is No Noise Good Noise? Analog Devices. MT-022 Tutorial, ADC Architectures III: Sigma-Delta ADC Basics, Analog Devices. MT-023 Tutorial, ADC Architectures IV: Sigma-Delta ADC Advanced Concepts and Applications, Analog Devices. MT-031 Tutorial, Grounding Data Converters and Solving the Mystery of AGND and DGND , Analog Devices. CN-0206 电路笔记 Rev.