OP07热电偶放大器电路_百度知道
OP07热电偶放大器电路
大家好，图上是OP07运算放大器热电偶信号放大电路图，图上R26和R4是调节放大倍数，是反相放大，当是标有红圈的那几个电阻我不知道有什么用？因为我模电基础不好，麻烦大虾帮下忙。
我有更好的答案
R27是热电偶的负载电阻，R25，R26是输入电阻，C11滤波，消除干扰。R4是反馈电阻，为保持输入平衡对称，取R25=R26，R56=R4
采纳率：63%
你好，但是你要很详细的没有，你也知道的工程技术人员，少理论知识，可以发些资料给你或去仪器仪表世界网上面也有不少的，如果不满意我再发给你吧。
这是单运放差分放大电路
为您推荐：
其他类似问题
您可能关注的内容
热电偶的相关知识
换一换
回答问题，赢新手礼包
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。新型低功耗两级运算放大器设计方案
> 新型低功耗两级运算放大器设计方案
新型低功耗两级运算放大器设计方案
1. 引言　　随着IC设计集成度和复杂度日益增加，如何进行设计已成为了一个必须解决的问题。目前实现低压模拟电路的方法主要有三种:亚阈值，衬底驱动和浮栅设计。采用亚阈值特性实现的电路主要是利用了MOS 晶体管在进入亚阈值区域时漏极电流不是马上消失，而是与栅控电压呈一个指数关系，每当电压下降80mV时，电流下降一个数量级，从而使功耗变小。但由于亚阈值电路的电流驱动能力较小，只适合部分电路设计。实现，主要是降低电源电压，但是受亚阈值导通的特性影响，标准CMOS 工艺中的阈值电压不会比深亚微米工艺的阈值电压有较大的下降，因此电路工作电压的降低将受到阈值电压的限制。　　采用衬底驱动是解决阈值电压受限的重要途径，根据漏电流公式：　　　　看出当VDS为常数时，ID主要受VBS得控制，于是在衬底端加信号能有效地避开阈值电压的限制，可以用非常小的信号加在衬底端和源端就可以用来调制漏电流，所以这种技术也可以用来实现低功耗。但是对于N(P)阱工艺，只能实现衬底驱动P(N)MOS管，严重限制了它的应用。　　准浮栅技术由于与标准CMOS兼容并且性能优越，因此很多人预言，它将成为未来几年低功耗模拟电路设计的新方向。　　2. 浮栅和准浮栅技术　　浮栅技术[5] 最开始是用于存储器应用中，熟悉的EPROM，E^2PROM，FLASH 存储器都广泛地采用了浮栅技术。近年来，浮栅技术也被用于了模拟电路中。浮栅的工作原理是:一端与电气连接，也就是我们传统意义上的栅极，还有一个是没有引外线的，它被完全包裹在一层SIO2 介质里面，是浮空的，所以称为浮栅。　　　　图1 浮栅晶体管的结构及电气符号　　它是利用了浮栅上是否存储电荷或存储电荷的多少来改变MOS 管的阈值电压，实际上是一个电压加权处理的过程。浮栅晶体管的一个最显著的特点是浮栅与其他端的电绝缘非常良好，在一般条件下，浮栅晶体管能将电荷保存达几年之久，而损失的电荷量小于2%。通过改变浮栅电荷，改变其等效阈值电压，从而实现所需要的功能。但由于它不能与标准CMOS工艺兼容，所以限制了它的应用。因此，Jaime Ramire-Angulo[1] 等人提出了基于浮栅技术的准浮栅技术。　　准浮栅MOS管的结构同浮栅晶体管的结构类似，所不同的是他们的初始电荷方式不同，准浮栅NMOS(PMOS)晶体管是通过一个阻值非常大的上(下)拉电阻直接把浮栅接到电源VDD(GND)上，解决了它的初始问题。但是在集成电路工艺中，做一个阻值非常大的电阻是不太可能的，因为它电阻的值会随诸多因素变化，精确它的值就不太可能，而且大阻值的电阻会占用大量的芯片面积，也是不经济的。所以在COMS 工艺中可以用一个MOS管来代替电阻，将一个二极管连接的工作在截止区的MOS 晶体管来等效为一个阻值非常大的电阻。图2 所示了一个两输入准浮栅NMOS 晶体管。　　　　图2 两输入准浮栅NMOS 晶体管　　3 传统的两级　　[2-3]是模拟集成电路和混合信号集成电路的基本电路单元，是模拟集成电路设计的关键模块之一。它的性能对整个电路以及芯片的影响是至关重要的。　　由于传统的单级放大器不适合低压设计，越来越多的设计使用多级放大器。与传统的共源共栅结构相比，两级运算能获得更高的电压增益和输出摆幅。在本次的设计中，我们选用了图3 所示的两级运算结构。这种结构是目前应用得最为广泛的电路之一，在低压的工作环境下，它能得到较为理想的输入共模范围和输出摆幅。并通过米勒补偿电容和调零电阻串联的补偿电路使两级运放的频率响应特性和转换速度得到了很好的改善，是一种简单又比较有实际运用意义的电路。　　对电路的结构分析，可以知道：　　　　　　图3 传统的两级　　4 基于准浮栅的两级运算放大器 　　为了实现低功耗设计，我们对以上传统两级运放采用准浮栅技术进行改进，因为准浮栅技术与标准的CMOS 工艺兼容，因此我们可以利用现有的工艺，对传统的两级运算放大器进行一些改进，就可以实现低功耗的设计，在目前是一种可以快速实现且低成本的方法。　　如图4 所示为基于准浮栅技术的两级运算放大器。为了满足电源电压下降的要求，我们采用准浮栅NMOS 差分对来代替传统的差分对，对于相类似的器件尺寸和偏置电流，PMOS输入差动对管比NMOS 输入差动对管表现出较低的跨导。因此用NMOS 做为输入对，可以比用PMOS 做为输入对的两级运算放大器[5] 得到更高的增益。　　　　图4 基于准浮栅技术的两级运算放大器　　输入信号通过输入耦合电容C 耦合到输入管的栅极。将两个输入的NMOS 管的栅极偏置到VDD 上，因而两个输入管处于常导通的状态，从而降低了对输入信号的要求，即使输入很低电压，因为两个输入管的常导通状态，电路也能正常工作，从而也降低了对电源电压的要求，随着电源电压的下降，偏置电流也随之降低，使电路能够实现低功耗的要求。　　采用准浮栅技术对电路进行改进后，由于该运放的输入为交流耦合电路，因此可以滤掉由输入电压所带来的直流失调。但是也从而也带来了一个缺点，准浮栅运放只对交流信号进行放大，而不能作为直流比较器。且由于在输入管引入了一个二级管连接的工作在截止区的MOS 管大电阻，因此可以判断出主极点位于输入管处，这样的一个大电阻会引起单位增益带宽的减小，但是它也会带来更大的相位裕度，使系统更稳定。我们在选择管子参数的时候，要考虑到它的具体应用环境，来决定它的性能指标。　　准浮栅技术主要是实现低功耗问题，因此在设计中，运放的静态功耗是一个非常重要的指标，在两级运算放大器设计中，该电路的静态功耗为　　　　其中IM2为一级运放的偏置电流，IM6为二级运放的电流。可以看出为了减小运放的功耗，偏置电流应尽可能的小，但是随着电流的减小又会带来运放转换速率的减小，这需要根据设计要求进行一个折中的考虑。　　5 设计实现与仿真　　这次的设计中，我们采用了Chartered 0。35umCMOS 工艺，利用Spectre 对电路进行仿真分析[6] 。传统放大器因为阈值电压的影响，因此工作在± 2。5V 电压下，而采用了准浮栅技术以后，可以使电路工作在1。2V 的低压环境下，对运放做交流分析，表1 是传统放大器与改进以后的放大器性能的比较，通过比较可以看出与我们前面分析的结果一致。根据仿真的幅频和相频特性，如图5 所示，在保持增益，降低功耗的情况下，单位增益带宽较小，但也可以满足设计要求，相位裕度增加从而使系统稳定性增加。并由瞬态分析(如图6)，在降低电压和电流的情况下，摆幅依然可以到达一个理想的值。仿真结构表明这样的一个放大器可以适合在低压低功耗的环境下应用。　　表1 传统放大器与改进以后的放大器性能的比较　　　　　　图5 幅频和相频特性　　　　图6 瞬态响应特性　
电气符号相关文章:
晶体管相关文章:
电荷放大器相关文章:
晶体管相关文章:
分享给小伙伴们：
我来说两句……
微信公众号二
微信公众号一热电偶温度传感器信号调理电路设计与仿真_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
热电偶温度传感器信号调理电路设计与仿真
&&直接可拿去答辩
阅读已结束，下载本文需要
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，同时保存到云知识，更方便管理
加入VIP
还剩9页未读，
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢有多少男性喜欢比自己高5厘米以上的女孩？
一年跳槽一次，是不是频率太高了？
查看: 18793|回复: 12
关于热电阻、热电偶传感器加安全栅的问题
阅读权限30
积分帖子主题
各位海友你们好！
& &&&有的时候客户要求热电阻、热电偶传感器（不带温变模块）加安全栅，而且情况是这样的：热电阻和热电偶传感器经过安全栅之后，出来的信号还是电阻信号和毫伏信号，然后再到相对应的热电阻卡件和热电偶卡件。这是为什么？
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &谢谢！
发起有意义的议题
阅读权限40
积分帖子主题
这就是安全栅的作用啊 ，防止外部不正常的信号冲击模块，冲击模块可能会是模块坏点，烧毁整个模块等。
帮助他人解决问题
系统自动给沙发加分～～
阅读权限40
积分帖子主题
安全栅的作用是将危险侧的能量限制在安全能量之下，并不是用来把RTD和热偶信号转成别的信号的，有些转成4~20mA信号那只是附加功能。
欢迎积极参与交流
帮助他人解决问题
阅读权限150
积分帖子主题
本帖最后由 neuzkm 于
18:41 编辑
带变送输出的，是其扩展功能，本质就是起到现场与控制系统电气分离的功能。
控制系统可直接接入热电阻、热电偶的传感器信号，这些信号也是要经过隔离处理的，请注意到这一点。
帮助他人解决问题
阅读权限150
积分帖子主题
dennyshen2549的管辖
像这种情况一般选用变送器加安全栅集成一起的模块，输出的就是标准信号，
欢迎积极参与交流
阅读权限30
积分帖子主题
学习了，居然经安全珊后还输出电阻和毫伏，难道是因为考虑成本，这种安全栅和卡件便宜吗？
一般的都是直接输出4-20MA，然后到一般的AI卡即可。
欢迎积极参与交流
阅读权限40
积分帖子主题
灭地势 发表于
学习了，居然经安全珊后还输出电阻和毫伏，难道是因为考虑成本，这种安全栅和卡件便宜吗？
一般的都是直接 ...
价格差不多的，不过有些DCS系统没有热偶卡或者热偶卡不能冗余，所以经常就都换成4~20mA信号了。
从精度来讲，热偶信号直接进DCS要大于通过4~20mA转换后进DCS。RTD如果测温量程大于300度，RTD直接进比较准，小量程转成4~20mA进比较准。
帮助他人解决问题
阅读权限55
积分帖子主题
灭地势 发表于
学习了，居然经安全珊后还输出电阻和毫伏，难道是因为考虑成本，这种安全栅和卡件便宜吗？
一般的都是直接 ...
电阻进电阻出的安全栅比变送成4-20mA电流的还贵。
欢迎积极参与交流
阅读权限30
积分帖子主题
qetuo2012 发表于
价格差不多的，不过有些DCS系统没有热偶卡或者热偶卡不能冗余，所以经常就都换成4~20mA信号了。
从精度来 ...
即使SIS对温度精度也没有那么高的要求吧？
另外，毫伏信号进安全栅经滤波、放大器、ad转换、da转换之后，信号不是一样的吗？
请问输出毫伏信号还是毫安信号除了输出形式不一样，有精度区别吗？
请及时跟踪话题并积极反馈，以便问题及时解决
请及时跟踪话题并积极反馈，以便问题及时解决
阅读权限40
积分帖子主题
灭地势 发表于
即使SIS对温度精度也没有那么高的要求吧？
另外，毫伏信号进安全栅经滤波、放大器、ad转换、da转换之后， ...
一般来说精度都能满足要求，这里只是纯技术指标探讨。实际上往往要考虑其它因素来决定用mV还是mA进入DCS卡件。
安全栅本身精度差别不大，但从整个回路来看mV和mA输入信号的精度差别主要在DCS的输入卡上。DCS的mA输入卡精度一般是0.1%，而mV卡精度一般是0.03%。
帮助他人解决问题
帮助他人解决问题
QQ客服：网站事务&&广告宣传&&
联系电话&6&0& 推广投放& &
&(工作日09:00--17:00,其它时间可在线QQ客服咨询)
三百六十万海川人欢迎您的参与 化工技术交流第一社区，共同学习 共同提高!
版权所有 海川网-海川化工论坛
Discuz!---
海川技术研究院(山东)&
&合作伙伴:&天化云&
本站法律顾问 : 辽宁好谋律师事务所 谢晨曦 主任律师
&&&&&&&&&&两种简单、精确、灵活的热电偶温度测量方法-技术文章-模拟与电源技术社区
两种简单、精确、灵活的热电偶温度测量方法
发布时间： 15:22:59
热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。本文简单概述了热电偶，介绍了利用热电偶进行设计的过程中常见的挑战，并提出 两种信号调理解决方案。第一种方案将参考接合点补偿和信号调理集成在一个模拟IC内，使用更简便；第二种方案将参考接合点补偿和信号调理独立开来，使数字 输出温度感应更灵活、更精确。
热电偶原理
如图1所示，热电偶由在一头相连的两根不同金属线组成，相连端称为测量（&热&）接合点。金属线不相连的另一头接到信号调理电路走线，它一般由铜制成。在热电偶金属和铜走线之间的这一个接合点叫做参考（&冷&）接合点。
图1.热电偶
*我们使用术语&测量接合点&和&参考接合点&而不是更传统的&热接合点&和&冷接合点&。传统命名体系可能会令人产生困惑，因为在许多应用中，测量接合点可能比参考接合点温度更低。
在参考接合点处产生的电压取决于测量接合点和参考接合点两处的温度。由于热电偶是一种差分器件而不是绝对式温度测量器件，必须知道参考接合点温度以获得精确的绝对温度读数。这一过程被称为参考接合点温度补偿（冷接合点补偿）。
热电偶已成为在合理精度内高性价比测量宽温度范围的工业标准方法。它们应用于高达 约+2500&C的各种场合，如锅炉、热水器、烤箱和风机引擎等。K型是最受欢迎的热电偶，包括Chromel&和Alumel&（特点是分别含铬、铝、 镁和硅的镍合金），测量范围是&200&C至+1250&C。
为什么使用热电偶？
温度范围广：从低温到喷气引擎废气，热电偶适用于大多数实际的温度范围。热电偶测量温度范围在&200&C至+2500&C之间, 具体取决于所使用的金属线。
坚固耐用：热电偶属于耐用器件，抗冲击振动性好，适合于危险恶劣的环境。
响应快：因为它们体积小，热容量低，热电偶对温度变化响应快，尤其在感应接合点裸露时。它们可在数百毫秒内对温度变化作出响应。
无自发热：由于热电偶不需要激励电源，因此不易自发热，其本身是安全的。
信号调理复杂：将热电偶电压转换成可用的温度读数必需进行大量的信号调理。一直以来，信号调理耗费大量设计时间，处理不当就会引入误差，导致精度降低。
精度低：除了由于金属特性导致的热电偶内部固有不精确性外，热电偶测量精度只能达到参考接合点温度的测量精度，一般在1&C至2&C内。
易受腐蚀：因为热电偶由两种不同的金属所组成，在一些工况下，随时间而腐蚀可能会降低精度。因此，它们可能需要保护；且保养维护必不可少。
抗噪性差：当测量毫伏级信号变化时，杂散电场和磁场产生的噪声可能会引起问题。绞合的热电偶线对可能 大幅降低磁场耦合。使用屏蔽电缆或在金属导管内走线和防护可降低电场耦合。测量器件应当提供硬件或软件方式的信号过滤，有力抑制工频频率（50 Hz/60 Hz）及其谐波。
热电偶测量的难点
将热电偶产生的电压变换成精确的温度读数并不是件轻松的事情，原因很多：电压信号太弱，温度电压关系呈非线性，需要参考接合点补偿，且热电偶可能引起接地问题。让我们逐一分析这些问题。
电压信号太弱：最常见的热电偶类型有J、K和T型。在室温下，其电压变化幅度分别为52 &V/&C、41 &V/&C和41 &V/&C。其它较少见的类型温度电压变化幅度甚至更小。这种微弱的信号在模数转换前需要较高的增益级。表1比较了各种热电偶类型的灵敏度。
表1. 25&C时各种热电偶类型的电压变化和温度升高关系
（塞贝克系数）
热电偶类型
塞贝克系数 (&V/&C)
因为电压信号微弱，信号调理电路一般需要约100左右的增益，这是相当简单的信号调理。更棘手的事情是如何识别实际信号和热电偶引线上的拾取噪声。热电偶引线较长，经常穿过电气噪声密集环境。引线上的噪声可轻松淹没微小的热电偶信号。
一般结合两种方案来从噪声中提取信号。第一种方案使用差分输入放大器（如仪表放大器）来放大信 号。因为大多数噪声同时出现在两根线上（共模），差分测量可将其消除。第二种方案是低通滤波，消除带外噪声。低通滤波器应同时消除可能引起放大器整流的射 频干扰（1 MHz以上）和50 Hz/60 Hz（电源）的工频干扰。在放大器前面放置一个射频干扰滤波器（或使用带滤波输入的放大器）十分重要。50Hz/60Hz滤波器的位置无关紧要&它可以与 RFI滤波器组合放在放大器和ADC之间，作为&-&D ADC滤波器的一部分，或可作为均值滤波器在软件内编程。
参考接合点补偿：要获得精确的绝对温度读数，必须知道热电偶参考接合点的温度。 当第一次使用热电偶时，这一步骤通过将参考接合点放在冰池内来完成。图2描述一头处于未知温度，另一头处于冰池（0&C）内的热电偶电路。这种方法用来详 尽描述各种热电偶类型的特点，因此几乎所有的热电偶表都使用0&C作为参考温度。
图2. 基本的铁-康铜热电偶电路
但对于大多数测量系统而言，将热电偶的参考接合点保持在冰池内不切实际。大多数系统改用一种称 为参考接合点补偿（又称为冷接合点补偿）的技术。参考接合点温度使用另一种温度敏感器件来测量&一般为IC、热敏电阻、二极管或RTD（电阻温度测量 器）。然后对热电偶电压读数进行补偿以反映参考接合点温度。必须尽可能精确地读取参考接合点&将精确温度传感器保持在与参考接合点相同的温度。任何读取参 考接合点温度的误差都会直接反映在最终热电偶读数中。
可使用各种传感器来测量参考接合点温度：
热敏电阻：响应快、封装小；但要求线性，精度有限，尤其在宽温度范围内。要求激励电流，会产生自发热，引起漂移。结合信号调理功能后的整体系统精度差。
电阻温度测量器（RTD）：RTD更精确、稳定且呈合理线性，但封装尺寸和成本限制其应用于过程控制应用。
远程热二极管：二极管用来感应热耦连接器附近的温度。调节芯片将和温度成正比的二极管电压转换成模拟或数字输出。其精度限于约&1&C。
集成温度传感器：集成温度传感器是一种局部感应温度的独立IC，应小心地靠近参考接合点安装，并可组合参考接合点补偿和信号调理。可获得远低于1&C的精度。
电压信号非线性： 热电偶响应曲线的斜率随温度而变化。例如，在0&C时，T型热电偶输出按39 &V/&C变化，但在100&C时斜率增加至47 &V/&C。
有三种常见的方法来对热电偶的非线性进行补偿。
选择曲线相对较平缓的一部分并在此区域内将斜率近似为线性，这是一种特别适合于有限温度范围内测量的方案，这种方案不需要复杂的计算。K和J型热电偶比较受欢迎的诸多原因之一是它们同时在较大的温度范围内灵敏度的递增斜率（塞贝克系数）保持相当恒定（参见图1）。
图3.热电偶灵敏度随温度而变化注意，从0&C至1000&C，K型塞贝克系数大致恒定在约 41 &V/&C
另一个方案是将查找表存储在内存中，查找表中每一组热电偶电压与其对应的温度相匹配。然后，使用表中两个最近点间的线性插值来获得其它温度值。
第三种方案使用高阶等式来对热电偶的特性进行建模。这种方法虽然最精确，但计算量也最大。每种热电偶有两组等式。一组将温度转换为热电偶电压（适用于参考接合点补偿）。另一组将热电偶电压转换成温度。热电偶表和更高阶热电偶等式可从获得。这些表格和等式全部基于0&C参考接合点温度。在参考集合点处于任何其它温度时，必须使用参考接合点补偿。
接地要求：热电偶制造商在测量接合点上设计了绝缘和接地两种尖端（图4）
图4.热电偶测量接合点类型
设计热电偶信号调理时应在测量接地热电偶时避免接地回路，还要在测量绝缘热电偶时具有一条放大器输入偏压电流路径。此外，如果热电偶尖端接地，放大器输入范围的设计应能够应对热电偶尖端和测量系统地之间的任何接地差异（图5）。
图5.使用不同尖端类型时的接地方式
对于非隔离系统，双电源信号调理系统一般有助于接地尖端和裸露尖端类型获得更稳定的表现。因为 其宽共模输入范围，双电源放大器可以处理PCB（印刷电路板）地和热电偶尖端地之间的较大压差。如果放大器的共模范围具有在单电源配置下测量地电压以下的 某些能力，那么单电源系统可以在所有三种尖端情况下获得满意的性能。要处理某些单电源系统中的共模限制，将热电偶偏压至中间量程电压非常有用。这完全适合 于绝缘热电偶简单或整体测量系统隔离的情况。但是，不建议设计非隔离系统来测量接地或裸露热电偶。
实用热电偶解决方案：热电偶信号调理比其它温度测量系统的信号调理更复杂。信号调理设计和调试所需的时间可能会延长产品的上市时间。信号调理部分产生的误差可能会降低精度，尤其在参考接合点补偿段。下列两种解决方案可以解决这些问题。
第一种方案详细介绍了一种简单的模拟集成硬件解决方案，它使用一个IC将直接热电偶测量和参考接合点补偿结合在一起。第二种方案详细介绍了一种基于软件的参考接合点补偿方案，热电偶测量精度更高，可更灵活地使用多种类型热电偶。
测量方案1：为简单而优化
图6所示为K型热电偶测量示意图。它使用了热电偶放大器，该放大器专门设计用于测量K型热电偶。这种模拟解决方案为缩短设计时间而优化：它的信号链比较简洁，不需要任何软件编码。
图6.测量解决方案1：为简单而优化
这种简单的信号链是如何解决K型热电偶的信号调理要求的呢？
增益和输出比例系数：微弱的热电偶信号被AD8495放大122的增益，形成5-mV/&C的输出信号灵敏度（200&C/V）。
降噪：高频共模和差分噪声由外部RFI滤波器消除。低频率共模噪声由AD8495的仪表放大器来抑制。再由外部后置滤波器解决任何残余噪声。
参考接合点补偿：由于包括一个温度传感器来补偿环境温度变化，AD8495必须放在参考接合点附近以保持相同的温度，从而获得精确的参考接合点补偿。
非线性校正：通过校准，AD8495在K型热电偶曲线的线性部分获得5 mV/&C输出，在&25&C至+400&C温度范围内的线性误差小于2&C。如果需要此范围以外的温度，ADI应用笔记介绍了如何在微处理器中使用查找表或公式来扩大温度范围。
绝缘、接地和裸露热电偶的处理：图5所示为一个接地1MOhm电阻，它适用于所有热电偶尖端类型。AD8495专门设计以在如图所示搭配单电源时测量地电压以下数百毫伏。如果希望更大地压差，AD8495还可采用双电源工作。
AD8495的更多详情：图7所示为AD8495热电偶放大器的框图。放大器 A1、A2和A3（及所示电阻）一道形成一个仪表放大器，它使用恰好产生5 mV/&C输出电压的一个增益来对K型热电偶输出进行放大。在标记&Ref junction compensation&（参考接合点补偿）的框内是一个环境温度传感器。在测量接合点温度保持稳定的条件下，如果参考接合点温度由于任何原因而上升， 来自热电偶的差分电压就会降低。如果微型封装的（3.2 mm & 3.2 mm & 1.2 mm）AD8495接近参考接合点的热区域，参考接合点补偿电路将额外电压施加到放大器内，这样输出电压保持恒定，从而对参考温度变化进行补偿。
图7. AD8495功能框图
表2概述了使用AD8495的集成硬件解决方案的性能：
表2.解决方案1（图6）性能概述
热电偶类型
测量接合点范围
参考接合点温度范围
25&C时精度
&25&C至 +400&C
&3&C（A级特性）
&1&C（C级特性）
测量解决方案2：为精度和灵活性而优化
图8显示高精度测量J、K或T型热电偶的示意图。此电路包括一个小信号热电偶电压测量用的高精度ADC，和一个参考接合点温度测量用的高精度温度传感器。两个器件都由一个外部微处理器使用SPI接口进行控制。
图8.测量解决方案2：为精度和灵活性而优化
这种配置如何满足前述信号调理要求的呢？
消除噪声并放大电压：如 图9所示，使用AD7793&一种高精度、低功耗模拟前端来测量热电偶电压。热电偶输出经过外部滤波后连接到一组差分输入AIN1(+)和 AIN1(&)。信号然后依次经过一个多路复用器、一个缓冲器和一个仪表放大器（放大热电偶小信号）发送到一个ADC，它将该信号转换为数字信号。
图9. AD7793功能框图
参考接合点温度补偿： （详见图10）在充分靠近参考接合点放置时在&10&C至+85&C温度范围内参考接合点温度测量精度可达到&0.2&C。片上温度传感器产生与绝对温度 成正比的电压，该电压与内部基准电压相比较并输入至精密数字调制器。该调制器输出的数字化结果不断刷新一个16位温度值寄存器。然后通过SPI接口从微处 理器回读温度值寄存器，并结合ADC的温度读数一起实现补偿。
图10. ADT7320功能框图
校正非线性度：ADT7320在整个额定温度范围（&40&C至+125&C）内呈现出色的线性度，不需要用户校正或校准。因而其数字输出可视为参考接合点状态的精确表示。
为了确定实际热电偶温度，必须使用美国国家标准技术研究院(NIST)所提供的公式将此参考温度测量值转换成等效热电电压。此电压与AD7793测量的热电偶电压相加，然后再次使用NIST公式将和转换回成热电偶温度。
处理绝缘和接地热电偶：图8所示为具有裸露尖端的热电偶。此提供最佳响应时间，但相同的配置还可以搭配绝缘尖端热电偶一起使用。
表3概述了使用NIST数据，基于软件的参考接合点测量解决方案的性能：
表3.解决方案2（图8）性能概述
热电偶类型
测量接合点温度范围
参考接合点温度范围
&10&C至+85&C &20&C
热电偶在相当宽的温度范围内提供稳定可靠的温度测量，但因为需要在设计时间和精度之间进行折衷，它们往往不是温度测量的首选。本文提出解决这些问题的高性价比方式。
第一种解决方案注重借助基于硬件的模拟参考接合点补偿技术来降低测量的复杂度。它可以实现简单的信号链，不需要任何软件编程，依赖于AD8495热电偶放大器所提供的集成特性，该放大器产生5mV/&C输出信号，可馈入到各种微处理器的模拟输入。
第二种解决方案提供最高测量精度，还可使用各种热电偶类型。作为一种基于软件的参考接合点补偿 技术，它依赖于高精度ADT7320数字温度传感器来提供精度远超迄今所实现精度的参考接合点补偿测量。ADT7320在&40&C至+125&C温度范 围完全校准并指定。完全透明，不同于传统的热敏电阻或RTD传感器测量，它既不需要在电路板装配后进行高成本的校准步骤，也不会因校准系数或线性化程序而 消耗处理器或内存资源。其功耗只有数毫瓦，避免了降低传统电阻式传感器解决方案精度的自发热问题。
使用NIST公式将ADT7320温度转换成电压
热电偶参考接合点补偿基于以下关系：
&DV = 热电偶输出电压
V @ J1 = 在热电偶接合点处产生的电压
V @ J1 = 在参考接合点处产生的电压
要使这种补偿关系生效，参考接合点的两个端子必须维持在相同的温度。温度均衡是使用一个等温端子块使两个端子的温度相同，同时保持电气隔离。
在测量参考接合点温度后，必须将其转换成等效的热电电压，它在接合点处于测量温度下时产生。一种方法是使用幂级数多项式。热电电压计算如下：
E = 热电电压（毫伏）
an = 热电偶类型相关的多项式系数
T = 温度（&C）
n = 多项式阶数
NIST发布每一种热电偶的多项式系数表。这些表包括系数列表、阶数（多项式的项数）、每个系数列表的有效温度范围和误差范围。某些类型热电偶要求多个系数表以涵盖整个温度操作范围。幂级数多项式表在正文中列出。
Tel: 3-8072
备案号: 苏ICP备号-2