至比特轉(zhuǎn)換器解決了溫度傳感器精確測(cè)量難題

熱敏電阻器概述

熱敏電阻器是電阻值隨溫度變化而改變的電阻器。與RT D不同，熱敏電阻器的電阻值在其溫度變化范圍內(nèi)的變化可以達(dá)到多個(gè)量級(jí)。為了測(cè)量熱敏電阻器，要給傳感器串聯(lián)連接一個(gè)檢測(cè)電阻器。給該網(wǎng)絡(luò)加上激勵(lì)電流， 并進(jìn)行比例式測(cè)量。熱敏電阻器的電阻值以歐姆為單位，可以根據(jù)這個(gè)比率確定。這個(gè)電阻值用來(lái)確定傳感器的溫度，進(jìn)而求解Steinhart-Hart方程 或查詢(xún)表數(shù)據(jù)。LTC2983自動(dòng)地產(chǎn)生激勵(lì)電流，同時(shí)測(cè)量檢測(cè)電阻器和熱敏電阻器電壓，計(jì)算熱敏電阻器的電阻，并以℃為單位報(bào)告結(jié)果。熱敏電阻器一般在 -40℃～150℃工作。LTC2983包含計(jì)算2.252kΩ、3kΩ、5kΩ、10kΩ和30kΩ標(biāo)準(zhǔn)熱敏電阻器溫度所需的系數(shù)。因?yàn)橛卸喾N類(lèi)型和電 阻值的熱敏電阻器，所以LTC2983可用定制熱敏電阻器表數(shù)據(jù)(R和T)或Steinhart-Hart系數(shù)來(lái)設(shè)定。

熱敏電阻器：重要的是什么?

熱敏電阻器的電阻值在其溫度變化范圍內(nèi)的變化可以達(dá)到多個(gè)量級(jí)。例如，一個(gè)在室溫時(shí)10kΩ的熱敏電阻器在最高溫度時(shí)可能低至100Ω，而在最低溫度時(shí)可能>300kΩ，而其他熱敏電阻器標(biāo)準(zhǔn)可能達(dá)至1MΩ以上。

典 型情況下，為了適應(yīng)大阻值電阻，會(huì)使用電流非常小的激勵(lì)電流源和阻值較大的檢測(cè)電阻器。這導(dǎo)致在熱敏電阻器阻值范圍的低端，信號(hào)電平非常低。需要輸入緩沖 器和基準(zhǔn)緩沖器隔離ADC的動(dòng)態(tài)輸入電流和這些較大的電阻器。但是如果沒(méi)有單獨(dú)的電源，緩沖器在靠近地時(shí)工作不是很好，而且需要最大限度減小偏移/噪聲誤 差。LTC2983解決了所有這些問(wèn)題(參見(jiàn)圖2)。該器件整合了一個(gè)連續(xù)校準(zhǔn)的專(zhuān)有緩沖器和多ADC架構(gòu)，該緩沖器能夠在地電平甚至在低于地電平時(shí)對(duì)信 號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。兩個(gè)匹配的緩沖ADC同時(shí)測(cè)量熱敏電阻器和檢測(cè)電阻器，計(jì)算(基于標(biāo)準(zhǔn))熱敏電阻器的溫度，并以℃為單位報(bào)告結(jié)果。不需要大阻值檢測(cè)電阻 器，從而允許多個(gè)RTD和不同類(lèi)型的熱敏電阻器共用單一檢測(cè)電阻器。LTC2983還可以視熱敏電阻器輸出電阻的不同，而自動(dòng)設(shè)定不同的激勵(lì)電流范圍。

圖2：用LTC2983測(cè)量熱敏電阻器溫度。

LTC2983 包括故障檢測(cè)電路。該器件可確定，檢測(cè)電阻器或熱敏電阻器是否損壞/短路。如果所測(cè)溫度高于或低于熱敏電阻器規(guī)定的最大值或最小值，LTC2983就發(fā)出 警報(bào)。熱敏電阻器可用作熱電偶的冷接點(diǎn)傳感器。在這種情況下，3個(gè)ADC同時(shí)測(cè)量熱電偶、檢測(cè)電阻器和熱敏電阻器。熱敏電阻器故障信息被傳遞到熱電偶測(cè)量 結(jié)果中，熱敏電阻器溫度自動(dòng)用于補(bǔ)償冷接點(diǎn)溫度。

通用測(cè)量系統(tǒng)

LTC2983可配置為通用溫度測(cè)量電路(參見(jiàn)圖3)?？山o單個(gè)LTC2983加上多達(dá)4組通用輸入。每一組輸入都可以直接用來(lái)數(shù)字化3線(xiàn)RTD、4線(xiàn)RTD、熱敏電阻器或熱電偶，而無(wú)需更改任何內(nèi)置硬件。每個(gè)傳感器都可以使用同樣的4個(gè)ADC輸入及保護(hù)/濾波電路， 并可用軟件配置。所有4組傳感器都可以共用一個(gè)檢測(cè)電阻器，同時(shí)用一個(gè)二極管測(cè)量冷接點(diǎn)補(bǔ)償。LTC2983的輸入結(jié)構(gòu)允許任何傳感器連接到任何通道上。 在LTC2983的任一和所有21個(gè)模擬輸入上，可以加上RTD、檢測(cè)電阻器、熱敏電阻器、熱電偶、二極管和冷接點(diǎn)補(bǔ)償?shù)娜我饨M合。

圖3：通用溫度測(cè)量系統(tǒng)

結(jié)論

LTC2983 是開(kāi)創(chuàng)性的高性能溫度測(cè)量系統(tǒng)。該器件能夠以實(shí)驗(yàn)室級(jí)精確度直接數(shù)字化熱電偶、RTD、熱敏電阻器和二極管。LTC2983整合了3個(gè)24位增量累加 ADC和一個(gè)專(zhuān)有前端，以解決與溫度測(cè)量有關(guān)的很多典型問(wèn)題。高輸入阻抗以及在零點(diǎn)輸入范圍允許直接數(shù)字化所有溫度傳感器，并易于進(jìn)行輸入預(yù)測(cè)。20 個(gè)靈活的模擬輸入使得能夠通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的SPI接口重新設(shè)定該器件，因此可用同一種硬件設(shè)計(jì)測(cè)量任何傳感器。LTC2983自動(dòng)執(zhí)行冷接點(diǎn)補(bǔ)償，可用任何 傳感器測(cè)量冷接點(diǎn)，而且提供故障報(bào)告。該器件可以直接測(cè)量2、3或4線(xiàn)RTD，并可非常容易地共用檢測(cè)電阻器以節(jié)省成本，同時(shí)非常容易地輪換電流源，以消 除寄生熱效應(yīng)。LTC2983可自動(dòng)設(shè)定電流源范圍，以提高準(zhǔn)確度、降低與熱敏電阻器測(cè)量有關(guān)的噪聲。LTC2983允許使用用戶(hù)可編程的定制傳感器?；?于表的定制RTD、熱電偶和熱敏電阻器可以設(shè)定到該器件中。LTC2983在一個(gè)完整的單芯片溫度測(cè)量系統(tǒng)中，整合了高準(zhǔn)確度、易用的傳感器接口，并提供 很高的靈活性。