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ADI实验室电路集成冷结补偿的K型热电偶测量系统

发布时间:2020-07-21 19:12:04 阅读: 来源:调味酱厂家

电路功能与优势

图1所示电路是一款完整的热电偶信号调理电路,带有冷结补偿功能并后接一个16位∑-△型模数转换器(ADC)。 AD8495热电偶放大器为测量K型热电偶温度提供了一种简单的低成本解决方案,且包含冷结补偿功能。

AD8495中的固定增益仪表放大器可放大热电偶的小电压,以提供5 mV/°C输出。该放大器具有高共模抑制性能,能够抑制热电偶的长引线可能会拾取的共模噪声。如需额外保护,该放大器的高阻抗输入端允许轻松添加额外的滤波措施。

AD8476差分放大器提供正确的信号电平和共模电压,以驱动 AD7790 16位Σ-Δ 型ADC。

该电路为热电偶信号调理和高分辨率模数转换提供了一种紧凑的低成本解决方案。

图1. 集成冷结补偿的K型热电偶测量系统(原理示意图:未显示所有连接)

电路描述

热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。它由两种异质金属的连接结组成。这些金属在一端相连,形成测量结,也称为热结。热电偶的另一端连接到与测量电子装置相连的金属线。这种连接形成了第二个结——基准结,也称为冷结。为了得出测量结的温度(TMJ),用户必须知道热电偶所产生的差分电压。用户还必须知道基准结温(TRJ)所产生的误差电压。补偿基准结温误差电压称为冷结补偿。为使输出电压精确地代表热结测量结果,电子装置必须补偿基准(冷)结温的任何变化。

该电路使用 AD8495热电偶放大器,并采用单个5 V电源供电。AD8495的输出电压针对5 mV/°C校准。采用5 V单电源时,输出在大约75 mV和4.75 V之间保持线性,对应于15°C至950°C的温度范围。AD8495的输出驱动 AD8476 单位增益差分放大器的同相输入端,该放大器则将单端输入转换为差分输出,用于驱动AD7790 16位Σ-Δ 型ADC。

AD8495输入端之前的低通差分和共模滤波器可消除RF信号,如果任由其到达AD8495,它可能会被整流,表现为温度波动。两个100Ω电阻和一个1μF电容构成一个截止频率为800Hz的差分滤波器。两个0.01nF电容构成一个截止频率为160 kHz的共模滤波器。AD8476差分放大器的输出端在信号施加于AD7790 ADC之前使用了一个类似的滤波器。

AD8495输入可保护器件不受最高超出对侧供电轨25 V的输入电压偏移的影响。例如,在该电路中,正供电轨为5 V而负供电轨接地时,器件可以安全地承受-20 V至+25 V的输入电压。基准引脚和检测引脚处的电压不得超出供电轨0.3 V以上。此特性对存在电源时序控制问题的应用特别重要,这类问题可导致信号源在施加放大器电源之前活动。

该系统的理论分辨率可根据AD8495的带宽、电压噪声密度和增益来计算得出。峰峰值(无噪声码)分辨率(单位为位)为:

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