电路功用与优势
本电路在精细热电偶温度监控运用中运用 ADuCM360精细模仿微操控器，并相应地操控4 mA至20 mA的输出电流。 ADuCM360 集成双通道24位∑-△型模数转换器（ADC）、双通道可编程电流源、12位数模转换器（DAC）、1.2 V内置基准电压源以及ARM Cortex-M3内核、126 KB闪存、8 KB SRAM和各种数字外设，例如UART、定时器、SPI和I2C接口。
在该电路中， ADuCM360衔接到一个T型热电偶和一个100铂电阻温度检测器（RTD）。RTD用于冷结补偿。低功耗Cortex-M3内核将ADC读数转换为实践温度值。支撑的T型温度规模是−200°C至+350°C，而此温度规模所对应的输出电流规模是4 mA至20 mA。
该电路为热电偶丈量供给了完好的解决计划，所需外部元件很少，而且可针对高达28 V的环路电压选用环路供电。
图1. 具有热电偶接口、用作温度监控器操控器的ADuCM360（原理示意图，未显现一切衔接）
电路描绘
本运用中用到ADuCM360的下列特性：
12位DAC输出及其灵敏的片内输出缓冲器用于操控外部NPN晶体管BC548。经过操控此晶体管的VBE电压，可将经过47Ω负载电阻的电流设置为所需的值。
DAC为12位单调式，但其输出精度通常在3 LSB左右。此外，双极性晶体管引入了线性差错。为进步DAC输出的精度并消除失谐和增益端点差错，ADC0会丈量反应电压，然后反映负载电阻（RLOAD）两头的电压。根据此ADC0读数，DAC输出将经过源代码纠正。这样就针对4 mA至20 mA的输出供给了±0.5°C的精度。
24位Σ-Δ 型ADC内置PGA，在软件中为热电偶和RTD设置32的增益。ADC1在热电偶与RTD电压采样之间接连切换。
可编程鼓励电流源驱动受控电流流过RTD。双通道电流源可在0μA至2 mA规模内以必定的阶跃进行装备。本例运用200μA设置，以便将RTD自热效应引起的差错降至最小。
ADuCM360中的ADC内置了1.2 V基准电压源。内部基准电压源精度高，合适丈量热电偶电压。
ADuCM360中ADC的外部基准电压源。丈量RTD电阻时，咱们选用比率式设置，将一个外部基准电阻（RREF）衔接在外部VREF+和VREF−引脚上。因为该电路中的基准电压源为高阻抗，因而需求使能片内基准电压输入缓冲器。片内基准电压缓冲器意味着无需外部缓冲器即可将输入走漏影响降至最低。
偏置电压发生器（VBIAS）。VBIAS功用用于将热电偶共模电压设置为AVDD/2 （900 mV）。相同，这样便无需外部电阻，便能够设置热电偶共模电压。
ARM Cortex-M3内核。功用强大的32位ARM内核集成了126 KB闪存和8 KBSRAM存储器，用来运转用户代码，可装备和操控ADC，并运用ADC将热电偶和RTD输入转换为终究的温度值。它还能够运用来自AIN9电压电平的闭环反应操控并继续监控DAC输出。出于额定调试意图，它还能够操控UART/USB接口上的通讯。
UART用作与PC主机的通讯接口。这用于对片内闪存进行编程。它还可作为调试端口，用于校准DAC和ADC。
两个外部开关用来强制该器材进入闪存引导形式。使 SD处于低电平，一起切换RESET按钮， ADuCM360将进入引导形式，而不是正常的用户形式。在引导形式下，经过UART接口能够对内部闪存从头编程。
J1衔接器是一个8引脚双列直插式衔接器，与CN0300支撑硬件随附的USB-SWD/UART板相连。合作J-Link-Lite 板可对此运用电路板进行编程和调试。拜见图3。
热电偶和RTD发生的信号均十分小，因而需求运用可编程增益扩大器（PGA）来扩大这些信号。
本运用运用的热电偶为T型（铜-康铜），其温度规模为−200°C至+350°C，灵敏度约为40ΩV/°C，这意味着ADC在双极性形式和32倍PGA增益设置下能够掩盖热电偶的整个温度规模。
RTD用于冷结补偿。本电路运用的RTD为100Ω铂RTD，型号为Enercorp PCS 1.1503.1。它选用0805表贴封装，温度改变率为0.385 Ω/°C。
留意，基准电阻RREF有必要为精细5.6 kΩ （±0.1%）电阻。
本电路有必要构建在具有较大面积接地层的多层电路板（PCB）上。为完结最佳功能，有必要选用恰当的布局、接地和去耦技能（请参阅 攻略MT-031——“完结数据转换器的接地并解开AGND和DGND的疑团”、 攻略MT-101——“去耦技能”以及 ADuCM360TCZ评价板布局）。
评价本电路所用的PCB如图2所示。
图2. 本电路所用的EVAL-CN0300-EB1Z板
图3. 衔接至USB-SWD/UART板和SEGGER J-Link-Lite板的EVAL-CN0300-EB1Z板
图3显现了USB-SWD/UART板。此板用作PC USB端口的接口板。该USB端口可用于经过根据UART的下载器对器材进行编程。它也可用于衔接PC上的COM端口（虚拟串行端口）。这是运转校准程序所需求的条件。
J-Link-Lite刺进USB-SWD/UART板的20引脚衔接器中。 J-Link-Lite供给代码调试和编程支撑。它经过另一个USB衔接器衔接至PC。
代码阐明
用于测验本电路的源代码可从 ADuCM360 产品页面下载 （zip压缩文件）。源代码运用示例代码随附的函数库。图4 显现了运用KeilμVision4东西检查时项目中所用的源文件列表。
图4. Vision4中检查的源文件
代码的校准部分
可调整编译器#define值（calibrateADC1和calibrateDAC），以使能或禁用ADC和DAC的校准程序。
要校准ADC或DAC，接口板（USB-SWD/UART）有必要衔接至 J1和PC上的USB端口。可运用“超级终端”等COM端口检查程序来检查校准菜单并逐渐履行校准程序。
校准ADC时，源代码会提示用户将零电平缓满量程电压衔接至AIN2和AIN3。留意，AIN2是正输入端。完结校准程序后，ADC1INTGN和ADC1OF寄存器的新校准值就会存储到内部闪存中。
校准DAC时，应经过准确的电流表衔接VLOOP+输出端。 DAC校准程序的榜首部分校准DAC以设置4 mA输出，第二部分则校准DAC以设置20 mA输出。用于设置4 mA和20 mA 输出的DAC代码会存储到闪存中。针对终究的4 mA和20 mA 设置在AIN9处测得的电压也会记录下来并存储到闪存中。因为在AIN9处的电压与流经RLOOP的电流线性相关，因而这些值会用于核算DAC的调整因子。这种闭环计划意味着，能够运用片内24位∑-△型型ADC进行微调而消除DAC和根据晶体管的电路上的一切线性差错。
UART装备为波特率9600、8数据位、无极性、无流量操控。假如本电路直接与PC相连，则可运用“超级终端”等通讯端口检查程序来检查该程序发送给UART的成果，如图5 所示。
要输入校准程序所需的字符，请在检查终端中键入所需字符，然后ADuCM360 UART端口就会收到该字符。
图5. 校准DAC时的“超级终端”输出
代码的温度丈量部分
要取得温度读数，应丈量热电偶和RTD的温度。RTD温度经过一个查找表转换为其等效热电偶电压（T型热电偶请拜见ISE， Inc.的ITS-90表）。将这两个电压相加，便可得到热电偶电压的绝对值。
首要，丈量热电偶两条线之间的电压（V1）。丈量RTD电压并经过查找表转换为温度，然后再将此温度转换为其等效热电偶电压（V2）。然后，将V1和V2相加，以得出全体热电偶电压，接着将此值转换为终究的温度丈量成果。
对热电偶而言，固定数量的电压所对应的温度会存储在一个数组中。其间的温度值运用相邻点的线性插值法核算。
图6显现了运用 ADuCM360上的ADC1丈量整个热电偶作业规模内的52个热电偶电压时取得的差错。最差状况的总差错小于1°C。
图6. 经过分段线性迫临法运用ADuCM360/ADuCM361所测52个校准点时的差错
RTD温度是运用查找表核算出来的，而且对RTD的运用方法与对热电偶相同。留意，描绘RTD温度与电阻联系的多项式与描绘热电偶的多项式不同。
有关线性化和完结RTD最佳功能的详细信息，请参阅 运用笔记AN-0970“运用ADuC706x微操控器完结RTD接口和线性化”。
代码的温度至电流输出部分
测得终究温度后，将DAC输出电压设置为恰当的值，以便在RLOOP上发生所需的电流。输入温度规模应该是−200°C 至+350°C。代码针对−200°C和+350°C设置的输出电流分别是4 mA和20 mA。代码施行的是闭环计划，如图7所示，其间AIN9上的反应电压经过ADC0丈量，然后此值用于补偿 DAC输出设置。FineTuneDAC（void）函数履行此项校对。
为取得最佳成果，应在开端该电路的功能测验前校准 DAC。
图7. 闭环操控4 mA至20 mA的DAC输出
出于调试意图，以下字符串会在正常作业期间发送至 UART（见图8）。
图8. 用于调试的UART字符串
常见改变
关于规范UART至RS-232接口，能够用 ADM3202等器材替代FT232R收发器，前者需选用3 V电源供电。关于更宽的温度规模，能够运用不同的热电偶，例如J型热电偶。为使冷结补偿差错最小，能够让一个热敏电阻与实践的冷结触摸，而不是将其放在PCB上。
针对冷结温度丈量，能够用一个外部数字温度传感器来替代RTD和外部基准电阻。例如， ADT7410 能够经过I2C接口衔接到ADuCM360。
有关冷结补偿的更多概况，请参阅ADI公司的《传感器信号调度》第7章“温度传感器”。
假如USB衔接器与本电路之间需求阻隔，则有必要添加 ADuM3160/ ADuM4160 阻隔器材。
