至比特轉(zhuǎn)換器解決了溫度傳感器精確測量難題

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)到多個量級。為了測量熱敏電阻器，要給傳感器串聯(lián)連接一個檢測電阻器。給該網(wǎng)絡(luò)加上激勵電流， 并進(jìn)行比例式測量。熱敏電阻器的電阻值以歐姆為單位，可以根據(jù)這個比率確定。這個電阻值用來確定傳感器的溫度，進(jìn)而求解Steinhart-Hart方程 或查詢表數(shù)據(jù)。LTC2983自動地產(chǎn)生激勵電流，同時測量檢測電阻器和熱敏電阻器電壓，計算熱敏電阻器的電阻，并以℃為單位報告結(jié)果。熱敏電阻器一般在 -40℃～150℃工作。LTC2983包含計算2.252kΩ、3kΩ、5kΩ、10kΩ和30kΩ標(biāo)準(zhǔn)熱敏電阻器溫度所需的系數(shù)。因為有多種類型和電 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)到多個量級。例如，一個在室溫時10kΩ的熱敏電阻器在最高溫度時可能低至100Ω，而在最低溫度時可能>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，會使用電流非常小的激勵電流源和阻值較大的檢測電阻器。這導(dǎo)致在熱敏電阻器阻值范圍的低端，信號電平非常低。需要輸入緩沖 器和基準(zhǔn)緩沖器隔離ADC的動態(tài)輸入電流和這些較大的電阻器。但是如果沒有單獨的電源，緩沖器在靠近地時工作不是很好，而且需要最大限度減小偏移/噪聲誤 差。LTC2983解決了所有這些問題(參見圖2)。該器件整合了一個連續(xù)校準(zhǔn)的專有緩沖器和多ADC架構(gòu)，該緩沖器能夠在地電平甚至在低于地電平時對信 號進(jìn)行數(shù)字化。兩個匹配的緩沖ADC同時測量熱敏電阻器和檢測電阻器，計算(基于標(biāo)準(zhǔn))熱敏電阻器的溫度，并以℃為單位報告結(jié)果。不需要大阻值檢測電阻 器，從而允許多個RTD和不同類型的熱敏電阻器共用單一檢測電阻器。LTC2983還可以視熱敏電阻器輸出電阻的不同，而自動設(shè)定不同的激勵電流范圍。

圖2：用LTC2983測量熱敏電阻器溫度。

LTC2983 包括故障檢測電路。該器件可確定，檢測電阻器或熱敏電阻器是否損壞/短路。如果所測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。熱敏電阻器可用作熱電偶的冷接點傳感器。在這種情況下，3個ADC同時測量熱電偶、檢測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量 結(jié)果中，熱敏電阻器溫度自動用于補償冷接點溫度。

通用測量系統(tǒng)

LTC2983可配置為通用溫度測量電路(參見圖3)。可給單個LTC2983加上多達(dá)4組通用輸入。每一組輸入都可以直接用來數(shù)字化3線RTD、4線RTD、熱敏電阻器或熱電偶，而無需更改任何內(nèi)置硬件。每個傳感器都可以使用同樣的4個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檢測電阻器，同時用一個二極管測量冷接點補償。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個模擬輸入上，可以加上RTD、檢測電阻器、熱敏電阻器、熱電偶、二極管和冷接點補償?shù)娜我饨M合。

圖3：通用溫度測量系統(tǒng)

結(jié)論

LTC2983 是開創(chuàng)性的高性能溫度測量系統(tǒng)。該器件能夠以實驗室級精確度直接數(shù)字化熱電偶、RTD、熱敏電阻器和二極管。LTC2983整合了3個24位增量累加 ADC和一個專有前端，以解決與溫度測量有關(guān)的很多典型問題。高輸入阻抗以及在零點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。20 個靈活的模擬輸入使得能夠通過一個簡單的SPI接口重新設(shè)定該器件，因此可用同一種硬件設(shè)計測量任何傳感器。LTC2983自動執(zhí)行冷接點補償，可用任何 傳感器測量冷接點，而且提供故障報告。該器件可以直接測量2、3或4線RTD，并可非常容易地共用檢測電阻器以節(jié)省成本，同時非常容易地輪換電流源，以消 除寄生熱效應(yīng)。LTC2983可自動設(shè)定電流源范圍，以提高準(zhǔn)確度、降低與熱敏電阻器測量有關(guān)的噪聲。LTC2983允許使用用戶可編程的定制傳感器。基 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在一個完整的單芯片溫度測量系統(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。