虽然温度是咱们日子的根本方面，可是温度难以精确丈量。在现代电子产品年代到来之前，伽利略 (Galileo) 发明晰能够检测温度改动的根本温度计。两百年后，席贝克 (Seebeck) 发现了热电偶，这种器材能够发生以不同金属的温度改动率为函数的电压。现在，常常运用热电偶以及受温度影响的电阻元件 (RTD 和热敏电阻器) 和半导体元件 (二极管) 以电子办法丈量温度。虽然从这些组件获取温度的办法已为我们熟知，可是以好于 0.5oC 或 0.1oC 的精确度丈量温度仍然赋有应战性 (参见图 1)。
图 1：LTC2983 的温度精确度
要数字化这些根本传感器元件，就需求专门的模仿电路规划、数字电路规划和固件开发技能。LTC2983 将这些专门技能整合到单一 %&&&&&% 中，处理了与热电偶、RTD、热敏电阻器以及二极管有关的每一种共同应战。该器材整合了每种类型传感器所必需的模仿电路和温度丈量算法以及线性化数据，以直接丈量每种传感器，并以 oC 为单位输出丈量成果。
热电偶概述
热电偶发生的电压是热电偶尖头 (热电偶温度) 和电路板上电气衔接点 (冷接点温度) 之间温差的函数。为了确认热电偶温度，需求精确丈量冷接点温度，这种办法即我们熟知的冷接点补偿。冷接点温度一般由独自放置在冷接点处的温度传感器 (非热电偶) 确认。LTC2983 答应二极管、RTD 和热敏电阻器作为冷接点传感器运用。为了将来自热电偶的电压输出转化成温度，有必要求解 (运用表或数学函数) 高阶多项式 (高达 14 阶) 以得到被测电压和冷接点温度。LTC2983 内置了用于一切 8 种规范热电偶 (J、K、N、T、R、S、T 和 B) 的多项式，以及用于定制热电偶的用户设定表数据。LTC2983 一起丈量热电偶输出和冷接点温度，并履行一切必需的核算，然后以 oC 为单位陈述热电偶温度。
热电偶：重要的是什么?
热电偶发生的输出电压很低 (满标度时 <100mV) (参见图 2)。由于 ADC 存在偏移和噪声，所以所丈量电压值有必要很低。此外，该电压是肯定电压读数，需求精确 / 低漂移基准电压。LTC2983 含有一个低噪声、偏移接连校准的 24 位增量累加 ADC (偏移和噪声 <1μV)，并具有最大值为 10ppm/oC 的基准 (参见图 3)。
图 2：热电偶规划应战
图 3：选用二极管冷接点补偿的热电偶丈量
当热电偶尖头暴露于低于冷接点温度的温度时，热电偶的输出电压还能够低于地。这迫使体系添加第二个负电源或许输入电平移位电路，因而使体系变得愈加杂乱了。LTC2983 纳入了一个专有前端，能够用以地为基准的单一电源对信号进行数字化。
除了供给很高的丈量精确度，热电偶电路还有必要选用噪声按捺、输入维护和抗混叠滤波。LTC2983 的输入阻抗很高，最大输入电流低于 1nA。该器材能够选用外部维护电阻器和滤波%&&&&&%器，而不会引进额定差错。LTC2983 包含一个内置数字滤波器和对 50Hz 及 60Hz 的 75dB 按捺。
毛病检测是许多热电偶丈量体系的重要功用。最常见的毛病是开路 (热电偶损坏或未刺进)。曩昔，在热电偶输入端加上电流源或上拉电阻器以检测这类毛病。这种办法的问题是，这些感应信号导致差错和噪声，并与输入维护电路相互作用。LTC2983 包含一个共同的开路检测电路，该电路可在丈量周期开端前一刻查看热电偶是否损坏。在这种情况下，开路鼓励电流 / 电阻器不搅扰丈量精确度。LTC2983 还陈述与冷接点传感器有关的毛病。该器材还检测、陈述静电放电 (ESD) 事情，并能够从这类事情中康复，当在工业环境中运用较长的传感器连线时，有或许发生这类事情。LTC2983 还经过其毛病陈述指示，所测温度是否高于 / 低于特定热电偶预期的温度规模。
二极管概述
二极管是可用作温度传感器的贱价半导体器材。这类器材一般用作热电偶的冷接点传感器。当给二极管加上鼓励电流时，二极管发生的电压是温度以及所加电流的函数。假如将两个完美匹配、已知比率的鼓励电流源加到二极管上，那么输出便是可知与温度成份额 (PTAT) 的电压。
二极管：重要的是什么?
为了发生具有已知份额的 PTAT 电压，需求两个高度匹配、成份额的电流源 (参见图 4)。LTC2983 依托增量累加过采样架构精确地发生这一比率。衔接到该 ADC 的二极管和引线含有不知道的寄生二极管效应。LTC2983 供给 3 电流丈量形式，消除了寄生引线电阻。不同二极管制造商规则了不同的二极管非抱负系数。LTC2983 答应独自设定每个二极管的非抱负系数。由于丈量的是肯定电压，ADC 基准电压的值和漂移都是要害。LTC2983 包含在工厂中微调过最大值为 10ppm/oC 的基准。
LTC2983 主动发生成份额的电流、丈量所发生的二极管电压、运用所设定的非抱负性数据核算温度并以 oC 为单位输出成果。该器材还能够用作热电偶的冷接点传感器。假如二极管损坏、短路或刺进不正确，那么假如用 LTC2983 丈量冷接点温度，LTC2983 就会检测这种毛病，并在转化成果输出字以及相应的热电偶丈量成果中陈述该毛病。
图 4：二极管规划应战
RTD：概述
RTD 是电阻值随温度改动而改动的电阻器。为了丈量一个 RTD，将一个精确已知的低漂移检测电阻器串联衔接至该 RTD。给该网络加上鼓励电流并进行份额式丈量。RTD 的电阻值以欧姆为单位，可依据这一比率确认。然后经过查表，用这个电阻值确认传感器元件的温度。LTC2983 主动地发生鼓励电流，一起丈量检测电阻器和 RTD 电压，核算传感器电阻，并以 oC 为单位陈述成果。RTD 能够在很宽的温度规模内丈量温度，从低至 -200oC 到高达 850oC。LTC2983 可数字化大多数类型的 RTD (PT-10、PT-50、PT-100、PT-200、PT-500、PT-1000 和 NI-120)，针对许多规范内置了系数 (美国、欧洲、日本和 ITS-90 规范)，并面向定制 RTD 供给用户设定的表数据。
RTD：重要的是什么?
典型 PT100 RTD (参见图 5) 的电阻值在温度每改动 1/10oC 时改动不到 0.04Ω，在 100μA 电流鼓励时对应 4μV 信号电平。低 ADC 偏移和噪声关于精确丈量是至关重要。丈量相关于检测电阻器而言是份额式的，不过在核算温度时，鼓励电流和基准电压的肯定值不那么重要。
图 5：RTD 规划应战
曾经，RTD 和检测电阻器之间的份额式丈量是用单个 ADC 履行的。检测电阻器的压降用作丈量 RTD 压降的 ADC 之基准输入。这种架构需求 10KΩ 或更大的检测电阻器，因而需求缓冲，以避免由 ADC 基准输入动态电流导致的压降。已然检测电阻器的值至关重要，那么缓冲器就有必要是低偏移、低漂移和低噪声的。这种架构使电流源难以轮换，以消除寄生热电偶效应。增量累加 ADC 的基准输入更易于遭到噪声而不是输入的影响，并且低基准电压值或许导致不稳定性。LTC2983 的多 ADC 架构处理了一切这些问题 (参见图 6)。LTC2983 运用了两个高度匹配、有缓冲和主动校准的 ADC，一个用于 RTD，另一个用于检测电阻器。这些 ADC 一起丈量 RTD 和 RSENSE，核算 RTD 电阻，并依据这些数据查一个依据 ROM 的表，终究以 oC 为单位输出 RTD 温度。
图 6：用 LTC2983 丈量 RTD 温度
RTD 有许多种装备：2 线、3 线和 4 线。LTC2983 以可装备的单一硬件处理方案供给一切 3 种装备。该器材可在多个 RTD 之间同享单一检测电阻器。其高阻抗输入答应在 RTD 和 ADC 输入之间接入外部维护电路，而不会引进差错。该器材还能够主动轮换电流鼓励，以消除外部热差错 (寄生热电偶)。在检测电阻器的寄生引线电阻下降功能的情况下，LTC2983 答应用 Rsense 进行开尔文检测。
LTC2983 包含毛病检测电路。该器材能够确认，检测电阻器或 RTD 是否损坏或短路。假如所测温度高于或低于 RTD 规则的最高或最低温度，LTC2983 就宣布正告。当 RTD 用作热电偶的冷接点传感器时，3 个 ADC 一起丈量热电偶、检测电阻器和 RTD。RTD 毛病信息传递到热电偶丈量成果中，一起 RTD 温度主动地用来补偿冷接点温度。
热敏电阻器概述
热敏电阻器是电阻值随温度改动而改动的电阻器。与 RTD 不同，热敏电阻器的电阻值在其温度改动规模内的改动能够到达多个量级。为了丈量热敏电阻器，要给传感器串联衔接一个检测电阻器。给该网络加上鼓励电流，并进行份额式丈量。热敏电阻器的电阻值以欧姆为单位，能够依据这个比率确认。这个电阻值用来确认传感器的温度，然后求解 Steinhart-Hart 方程或查询表数据。LTC2983 主动地发生鼓励电流，一起丈量检测电阻器和热敏电阻器电压，核算热敏电阻器的电阻，并以 oC 为单位陈述成果。热敏电阻器一般在 -40oC 至 150oC 温度规模内作业。LTC2983 包含核算 2.252kΩ、3kΩ、5kΩ、10kΩ 和 30kΩ 规范热敏电阻器温度所需的系数。由于有多种类型和电阻值的热敏电阻器，所以LTC2983 可用定制热敏电阻器表数据 (R 和 T) 或Steinhart-Hart 系数来设定。
热敏电阻器：重要的是什么?
热敏电阻器的电阻值 (参见图 7) 在其温度改动规模内的改动能够到达多个量级。例如，一个在室温时 10kΩ 的热敏电阻器在最高温度时或许低至 100Ω，而在最低温度时或许 >300kΩ，而其他热敏电阻器规范或许达至 1MΩ 以上。
图 7：热敏电阻器规划应战
典型情况下，为了习惯大阻值电阻，会运用电流十分小的鼓励电流源和阻值较大的检测电阻器。这导致在热敏电阻器阻值规模的低端，信号电平十分低。需求输入缓冲器和基准缓冲器阻隔 ADC 的动态输入电流和这些较大的电阻器。可是假如没有独自的电源，缓冲器在接近地时作业不是很好，并且需求最大极限减小偏移 / 噪声差错。LTC2983 处理了一切这些问题 (参见图 8)。该器材整合了一个接连校准的专有缓冲器和多 ADC 架构，该缓冲器能够在地电平甚至在低于地电平常对信号进行数字化。两个匹配的缓冲 ADC 一起丈量热敏电阻器和检测电阻器，核算 (依据规范) 热敏电阻器的温度，并以 oC 为单位陈述成果。不需求大阻值检测电阻器，然后答应多个 RTD 和不同类型的热敏电阻器共用单一检测电阻器。LTC2983 还能够视热敏电阻器输出电阻的不同，而主动设定不同的鼓励电流规模。
图 8：用 LTC2983 丈量热敏电阻器温度
LTC2983 包含毛病检测电路。该器材可确认，检测电阻器或热敏电阻器是否损坏 / 短路。假如所测温度高于或低于热敏电阻器规则的最大值或最小值，LTC2983 就宣布警报。热敏电阻器可用作热电偶的冷接点传感器。在这种情况下，3 个 ADC 一起丈量热电偶、检测电阻器和热敏电阻器。热敏电阻器毛病信息被传递到热电偶丈量成果中，热敏电阻器温度主动用于补偿冷接点温度。
通用丈量体系
LTC2983 可装备为通用温度丈量电路 (参见图 9)。可给单个 LTC2983 加上多达 4 组通用输入。每一组输入都能够直接用来数字化 3 线 RTD、4 线 RTD、热敏电阻器或热电偶，而无需更改任何内置硬件。每个传感器都能够运用相同的 4 个 ADC 输入及维护 / 滤波电路，并可用软件装备。一切 4 组传感器都能够共用一个检测电阻器，一起用一个二极管丈量冷接点补偿。LTC2983 的输入结构答应任何传感器衔接到任何通道上。在 LTC2983 的任一和一切 21 个模仿输入上，能够加上 RTD、检测电阻器、热敏电阻器、热电偶、二极管和冷接点补偿的恣意组合。
图 9：通用温度丈量体系
定论
LTC2983 是开创性的高功能温度丈量体系。该器材能够以实验室级精确度直接数字化热电偶、RTD、热敏电阻器和二极管。LTC2983 整合了 3 个 24 位增量累加 ADC 和一个专有前端，以处理与温度丈量有关的许多典型问题。高输入阻抗以及在零点输入规模答应直接数字化一切温度传感器，并易于进行输入猜测。20 个灵敏的模仿输入使得能够经过一个简略的 SPI 接口从头设定该器材，因而可用同一种硬件规划丈量任何传感器。LTC2983 主动履行冷接点补偿，可用任何传感器丈量冷接点，并且供给毛病陈述。该器材能够直接丈量 2、3 或 4 线 RTD，并可十分容易地共用检测电阻器以节约本钱，一起十分容易地轮换电流源，以消除寄生热效应。LTC2983 可主动设定电流源规模，以进步精确度、下降与热敏电阻器丈量有关的噪声。LTC2983 答应运用用户可编程的定制传感器。依据表的定制 RTD、热电偶和热敏电阻器能够设定到该器材中。LTC2983 在一个完好的单芯片温度丈量体系中，整合了高精确度、易用的传感器接口，并供给很高的灵敏性。
