【技术应用笔记】温度测量系统对ADC的要求

简介
有多种类型的传感器可以用于测量温度。具体选择何种传
感器，取决于所测量的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用于数字化传感器输出的ADC
性能。许多情况下，来自传感器的信号幅度非常小，因而
需要高分辨率ADC。Σ-Δ型ADC适合这些系统，因为此类
ADC是高分辨率器件，而且常常包括温度测量系统所需的
额外片内电路，例如激励电流等。本应用笔记介绍可用的
温度传感器(热电偶、RTD、热敏电阻和热二极管)以及传
感器与ADC接口所需的电路，还会讨论对ADC的性能要
求。
热电偶
热电偶由两种不同类型的金属组成。当温度高于零度时，
这两种金属的结面处会产生电压，电压幅度取决于温度与
零度的偏差。热电偶尺寸小，结实耐用，相对较便宜，而
且工作温度范围非常宽，特别适合测量恶劣环境下的极端
高温（最高可达2300°C）。但是，热电偶只能产生数毫伏
的输出，因此需要精密放大电路进行进一步处理。热电
偶的类型不同，灵敏度也不同，但通常只有每摄氏度数
微伏，因此需要高分辨率、低噪声ADC来精确读取温
度。当热电偶连接到PCB板上的铜走线时，热电偶与铜的
连接点处会形成另一个热电偶结，这就会产生一个与热
电偶电压相反的电压。为补偿这一相反电压，需要将另
一个温度传感器置于热电偶与铜的结面处，以测量此结
面处的温度。这个结面就是所谓冷结。
图 1显 示 了 一 个 使 用 3通 道 、 1 6 / 2 4位 Σ-Δ型 ADC
AD7792/AD7793的热电偶系统(也可以使用6通道
AD7794/AD7795)。片内仪表放大器先放大热电偶电压，
然后由ADC进行转换。热电偶所产生的电压为基于地的
偏置电压。片内激励电压将其上偏到放大器的线性范围
以内，从而使该系统能够采用单电源供电。低噪声、低
漂移、片内带隙基准电压源确保模数转换的精度，从而
确保整个温度测量系统的精度。
AN-880
应用笔记
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温度测量系统对ADC的要求
作者：Mary McCarthy和Eamonn Dillon

简介 的输出，因此需要精密放大电路进行进一步处理。热电
有多种类型的传感器可以用于测量温度。具体选择何种传