熱電偶放大器AD8494" title="AD8494">AD8494內(nèi)置一個片內(nèi)溫度傳感器，一般用于冷結(jié)補償，將熱電偶輸入端接地，該器件便可用作一個獨立的攝氏溫度計。在這種配置中，放大器在片內(nèi)儀表放大器的輸出引腳與（一般接）參考引腳之間產(chǎn)生5 mV/°C的輸出電壓。這種方法有一個缺點，當測量較窄范圍的溫度時，系統(tǒng)分辨率不佳。考慮這一情況：采用5 V單電源供電的10位ADC具有4.88 mV/LSB的分辨率。這意味著，圖1所示的系統(tǒng)具有約1°C/LSB的分辨率。如果目標溫度范圍較窄，例如20°C，則輸出改變幅度為100 mV，ADC的可用動態(tài)范圍僅有1/50得到利用。

　　圖1. 簡單溫度計

　　圖2所示的電路能夠解決這一問題。同上述配置一樣，放大器在儀表放大器的輸出引腳與參考引腳之間產(chǎn)生5 mV/°C的輸出電壓。然而，現(xiàn)在參考引腳由運算放大器AD8538（配置為單位增益跟隨器）驅(qū)動，因此5 mV/°C電壓出現(xiàn)在R1兩端。流經(jīng)R1的電流也會流經(jīng)R2，從而在該串聯(lián)組合兩端產(chǎn)生一個溫度相關(guān)的電壓，其大小為（R1 + R2）/R1乘以R1兩端的電壓。利用圖中所示的值，可以得出輸出電壓以20 × 5 mV/°C = 100 mV/°C的幅度改變，因此20°C溫度變化將產(chǎn)生2 V的輸出電壓變化。新系統(tǒng)的分辨率為0.05°C/LSB，比原電路提高20倍。AD8538緩沖該電阻網(wǎng)絡(luò)，以低阻抗驅(qū)動參考引腳，從而保持良好的共模抑制性能和增益精度。

　　圖2. 高分辨率" title="高分辨率">高分辨率溫度測量

　　必須確保系統(tǒng)靈敏度與所需的溫度范圍匹配。例如，25°C時的輸出電壓為2.5 V，輸出電壓的變化范圍為0.5 V至4.5 V，則系統(tǒng)可以精確測量5°C至45°C范圍的溫度。

　　圖3所示電路能夠提供更高的靈敏度和可定制的溫度范圍。R3和R4構(gòu)成電阻分壓器，用于模擬所需的熱電偶電壓來調(diào)整放大器，以便在所需的溫度時將輸出電壓設(shè)為0。如果VDD噪聲較高，可以利用精密基準電壓源和分壓器電路來提供更安靜、更精確的偏移調(diào)整。如圖所示，該電路在25°C時的輸出電壓約為0.05 V，靈敏度為100 mV/°C（0.05°C/LSB分辨率），測量范圍約為25°C至75°C。

　　AD8494的初始失調(diào)誤差為±1°C至±3°C，用戶必須進行失調(diào)校準，以便改善絕對精度。

　　圖3. 具有偏移調(diào)整功能的更高分辨率溫度測量

　　作者簡介

　　Moshe Gerstenhaber ［moshe.gerstenhaber@analog.com］現(xiàn)為ADI公司研究員（Fellow）。他于1978年加入ADI，數(shù)年間先后擔任過制造、產(chǎn)品工程及設(shè)計方面的多種高級職務(wù)。Moshe目前是集成放大器產(chǎn)品部門的設(shè)計經(jīng)理。他在放大器設(shè)計領(lǐng)域做出了重大貢獻，特別是極高精度專用放大器，如儀表放大器和差動放大器等。

　　Michael O’Sullivan ［michael-a.osullivan@analog.com］于2004年加入ADI公司。他目前是集成放大器產(chǎn)品部門的產(chǎn)品和測試工程經(jīng)理，負責支持儀表放大器和差動放大器等極高精度專用放大器的產(chǎn)品特性測試和發(fā)布。加入ADI公司之前，Mike曾作為產(chǎn)品工程師在半導體領(lǐng)域工作超過14年。