温度传感器温度测量系统对ADC要求

1、 为具体应用选择适当的温度传感器取决于待测温度范围和所需的精度。系统精度取决于温度传感器的精度和对传感器的输出数字化的模数转换器(ADC)的性能。多数情况下，由于传感器信号非常微弱，因此需要高分辨率ADC。ADC具有高分辨率，并且这种ADC通常包含温度测量系统所需的内置电路，例如激励电流源。本文主要介绍可以利用的温度传感器热电偶、电阻温度检测器(RTD)、热敏电阻器与热敏二极管和连接传感器与ADC所需的电路，以及对ADC的性能要求。 温度传感器温度测量系统对ADC的要求1热电偶热电偶由两种不同类型的金属组成。当温度高于零摄氏度时，在两种金属的连接处会产生温差电压，电压大小取决于温度相对于零摄氏

2、度的偏差。热电偶具有体积小、工作温度范围宽等优点，非常适合恶劣环境中的极高温度(高达2300)测量。但是，热电偶的输出为mV级，因此需要经过精密放大才能作进一步处理。不同类型热电偶的灵敏度也不一样，一般仅为每摄氏度几mV，因此需要高分辨率、低噪声ADC。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 2 图1给出利用3通道、16/24位AD7792/AD7793ADC的热电偶系统。其片内仪表放大器首先对热电偶电压进行放大，然后通过ADC对放大的电压信号进行模数转换。热电偶产生的电压偏置在地电平附近。片内激励电压源将其偏置到放大器线性范围以内，因此系统能够利用单电源工作。这种低噪声、低漂移、片内带

3、隙基准电压源，能够确保模数转换的精度，从而保证整个温度测量系统的精度。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 3 电阻温度探测器电阻温度探测器的电阻随着温度变化而变化。电阻温度探测器的常用材料是镍、铜、铂，其中电阻在1001000之间的铂电阻温度探测器是最常见的。电阻温度探测器适用于在-200+800的整个温度范围内具有接近线性响应的温度测量。一只电阻温度探测器包括3根或4根导线。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 4热敏电阻器热敏电阻器的电阻也随着温度的变化而变化，但是其精度不如电阻温度探测器。热敏电阻通常使用单电流电源。同使用电阻温度探测器一样，一个精密电阻器用于基准电压源

4、，一个电流源驱动该精密基准电阻器和热敏电阻器，这意味着可以实现一种比率配置。这也说明电流源的精度并不重要，因为电流源温漂既影响热敏电阻器，同时也影响基准电阻器，因此抵消了漂移影响。在热电偶应用中，通常利用热敏电阻器进行冷接点补偿。热敏电阻器的标称电阻值通常为1000或更高。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 5热敏二极管也可以用热敏二极管进行温度测量：通过测量二极管（一般为晶体管的基极到发射极）的电压计算温度。采用两种不同的电流分别通过热敏二极管，测量在两种情况下从基极到发射极的电压。由于知道电流的比率，因此可以通过测量从基极到发射极电压在两种不同电流情况下的差，从而准确计算温度。例

5、如，我们将AD7792/AD7793的激励电流源设置为10mA与210mA(也可以选择其它值)。首先，让210mA的激励电流通过二极管，利用ADC测量从基极到发射极的电压。然后，利用10mA激励电流重复上述测量。这意味着电流降低到原来的1/21。在测量中电流绝对值并不重要，但是要求电流比率固定。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 6对ADC的要求温度测量系统通常是低速(每秒采样最多100次)的，因此窄带ADC比较适合；但是，ADC必须具有高分辨率。窄带与高分辨率的要求，使得ADC成为这种应用的理想选择。在这种结构下，开关电容器前端模拟输入连续采样，采样频率明显高于有用带宽。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 7对ADC的要求温度测量系统通常是低速(每秒采样最多100次)的，因此窄带ADC比较适合；但是，ADC必须具有高分辨率。窄带与高分辨率的要求，使得ADC成为这种应用的理想选择。在这种结构下，开关电容器前端模拟输入连续采样，采样频率明显高于有用带宽。 深圳市铭之光电子技术有限公司 传感器专家网 8 调节器后面的数字滤波器对调节器输出进行采样，给出有效的数据转换结果。该滤波器还能滤除带外噪声。数字滤波器图像频率会出现在主时钟频率的多倍频处，因此，利用结构意味着所需的唯一外部元件是一