ADI實(shí)驗(yàn)室電路:集成冷結(jié)補(bǔ)償?shù)腒型熱電偶測(cè)量系統(tǒng)
AD7790是一款適合低頻測(cè)量應(yīng)用的低功耗、完整模擬前端,內(nèi)置一個(gè)低噪聲16位∑-△ADC,其中有一個(gè)可配置為緩沖或無緩沖模式的差分輸入端。
測(cè)試結(jié)果
衡量該電路性能的一個(gè)重要指標(biāo)是線性誤差量。在-25°C至+400°C范圍內(nèi),AD8495的輸出精度在2°C以內(nèi)。在此范圍以內(nèi)或以外工作時(shí),要實(shí)現(xiàn)更高的精度,必須在軟件中實(shí)施一種線性校正算法。CN-0271評(píng)估軟件使用NIST熱電電壓查找表來確保15°C至950°C范圍內(nèi)輸出誤差在1°C以內(nèi)。
圖2將AD8495與CN-0271系統(tǒng)的性能進(jìn)行了比較,并顯示了對(duì)ADC輸出進(jìn)行線性化校正后的結(jié)果。有關(guān)如何在軟件中實(shí)施此算法的詳情,請(qǐng)參見 AN-1087 應(yīng)用筆記使用AD8494/AD8495/AD8496/AD8497時(shí)的熱電偶線性化。
圖2. AD8495輸出誤差、CN-0271電路總誤差圖2. AD8495輸出誤差、CN-0271電路總誤差以及熱電偶非線性校正后的CN-0271電路總誤差
系統(tǒng)的噪聲性能對(duì)電路的精度也很重要。圖3顯示了1,000個(gè)測(cè)量樣本的直方圖。該數(shù)據(jù)是利用連接到EVAL-SDP-CB1Z系統(tǒng)演示平臺(tái)(SDP-B)評(píng)估板的 CN-0271 評(píng)估板獲得的。有關(guān)設(shè)置詳情,請(qǐng)參見“電路評(píng)估與測(cè)試”部分。
測(cè)得的峰峰值噪聲約為6 LSB (1 LSB = 4.9 V ÷ 65536 = 74.8μV),對(duì)應(yīng)于0.449 mV p-p和13.4位的無噪聲分辨率。
這表明轉(zhuǎn)換器并未降低無噪聲分辨率,因?yàn)閺墓潭?a class="contentlabel" href="http://www.biyoush.com/news/listbylabel/label/熱電偶">熱電偶輸入電壓所測(cè)分辨率而得到的無噪聲位數(shù)與根據(jù)AD8495的理論輸出噪聲而預(yù)測(cè)的無噪聲位數(shù)大致相同。
圖3. 120 Hz條件下1,000個(gè)樣本的碼字直方圖
常見變化
為了測(cè)量負(fù)溫度,需對(duì)基準(zhǔn)引腳施加一個(gè)電壓,以偏置0°C時(shí)的輸出電壓。 AD8495 的輸出電壓為:
VOUT = (TMJ × 5 mV/°C) + VREF
通過將電路修改為采用雙電源供電,可以測(cè)量完整的K型熱電偶范圍?200°C至+1250°C。AD8495采用單電源供電時(shí),測(cè)量低于環(huán)境溫度的溫度時(shí)會(huì)得到非線性結(jié)果,因?yàn)檩敵鲩_始發(fā)生飽和,接近于供電軌。要在較低溫度條件下保持精度不變,請(qǐng)使用雙電源,或者通過對(duì)基準(zhǔn)引腳施加合適的偏移電壓對(duì)輸出進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
AD8494針對(duì)J型熱電偶進(jìn)行了校準(zhǔn)。AD8494和AD8495針對(duì)0°C和50°C之間的基準(zhǔn)結(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。
AD8496 (J型)和 AD8497(K型)針對(duì)25°C和100°C之間的基準(zhǔn)結(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。
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評(píng)論