采用精密模擬微控制器的溫度監控解決方案設計

電路功能與優勢

　　該電路提供一種簡單的高度集成溫度.解決方案，它可以與4 mA至20 mA主機控制器接口。由于絕大部分電路功能都集成在精密模擬微控制器 ADuC7060/ ADuC7061 中，包括雙通道24位Σ-Δ型ADC、ARM7處理器內核以及用于控制4 mA至20 mA反饋電路的DAC/PWM特性，因此本電路是一種成本非常低的溫度監控解決方案。

　　ADuC7060/ADuC7061內集成的ADC和其它模擬電路性能優于其它集成模擬電路的微控制器競爭產品。與使用分立ADC和單獨微控制器的解決方案相比，本電路堪稱性價比最高、功耗最低、電路板面積最小的解決方案。高度集成和低功耗特性，使ADuC7060/ADuC7061能夠直接采用4 mA至20 mA應用中的環路電源供電。如果ARM7內核在640 kHz下工作，主ADC有效并測量外部RTD溫度傳感器，PWM控制4 mA至20 mA反饋電路，則整個電路的功耗典型值為3.15 mA。有關功耗的詳細信息參見電路描述部分。

　　圖1. ADuC7061控制4 mA至20 mA環路溫度監控電路(原理示意圖，未顯示去耦和所有連接)

　　在溫度測量的間隙，可以關斷ADC和RTD激勵電流源，以進一步降低功耗。

　　100 Ω Pt RTD為Enercorp #PCS11503.1。完整電路的精度高于±1°C。此RTD的溫度范圍為?50°C至+130°C。它采用1206尺寸的SMD封裝，溫度系數為0.385 Ω/°C。

　　ADuC7060/ADuC7061內部主ADC的峰峰值無噪聲碼分辨率大于18位。基于PWM的DAC輸出提供12位有效分辨率。整個電路的性能將在電路描述部分討論。

　　ADuC7061采用5 mm × 5 mm 32-LFCSP小型封裝，因此整個電路可以放在極小的PCB上，從而進一步降低成本。

　　電路描述

　　本電路由線性調節器 ADP1720 (可調版本)供電，它將環路電源調節至2.5 V，用于ADuC7060/ADuC7061、運算放大器 OP193和可選的基準電壓源 ADR280 。

　　4 mA-20 mA反饋電路主要由ADuC7060的片內16位PWM(脈沖寬度調制器)控制。PWM的占空比通過軟件配置，以控制47.5 ΩRLOOP電阻上的電壓，進而設置環路電流。請注意，RLOOP上方連接到ADuC7060接地，RLOOP下方連接到環路接地。因此，ADuC7060/ADuC7061、ADP1720、ADR280和OP193所引起的電流，以及濾波PWM輸出所設置的電流，均流經RLOOP。

　　VREF由1.2 V精密基準電壓源ADR280提供。或者，也可以配置ADuC7060/ADuC7061的片內DAC來提供1.2 V基準電壓，但使能內部DAC會導致額外的功耗。

　　R1與R2接點電壓可以表示為：