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        基于ADuC7060/ADuC7061 的溫度監控解決方案

        作者: 時間:2013-03-05 來源:網絡 收藏

        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 / 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解決方案。

          /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/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:

          



        當VIN = 0時,將產生滿量程電流,此時VRLOOP = VREF。因此,滿量程電流為VREF/RLOOP,或者約為24 mA。當VIN = VREF/2,無電流流動。

          VIN時放大器OP193為高阻抗狀態,不會構成PWM濾波輸出的負載。放大器輸出的變化幅度很小,僅約為0.7 V。

          量程極限(0 mA至4 mA和20 mA至24 mA)處的性能無關緊要;因此,運算放大器不需要在電源軌時具有良好的性能。

          R1和R2的絕對值無關緊要。不過應注意,R1與R2的匹配度很重要。

          還應注意利用ADuC7060/ADuC7061上ADC0的輸入通道測量VR12點電壓的可能性。此ADC測量結果可以用作反饋,以便PWM控制軟件調整4 mA至20 mA電流設置。

          ADuC7060/ADuC7061的主ADC測量RTD上的電壓。RTD由片內激勵電流源IEXC0激勵。建議將激勵電流配置為200 μA以降低功耗,測量間隙應將其關閉。主ADC前端的內部PGA增益配置為16或32。RTD測量的基準源可以是內部基準源或外部5.62 kΩ參考電阻。選擇外部電阻可以進一步降低功耗。有關RTD與ADC接口和ADC結果線性化技術的詳細信息,請參考應用筆記AN-0970和電路筆記CN-0075。

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