衔接/参阅器材
ADT7320:±0.25℃精度、16位数字SPI温度传感器
AD7793:3通道、低噪声、低功耗、24位、Σ-Δ型ADC,集成片内外表扩大器和基准电压源
评价和规划支撑
CN-0172电路评价板（EVAL-CN0172-SDPZ）
体系演示渠道（EVAL-SDP-CB1Z）
CN0172分线板（EVAL-CN0172-SDPZ评价板顺便）
电路功用与优势
图1中的电路在功用上可供给高精度、多通道的热电偶丈量处理方案。准确的热电偶丈量要求选用精细元件组成信号链，该信号链应当可以扩大弱小的热电偶电压、下降噪声、校对非线性度并供给准确的基准结补偿（一般称为冷结补偿）。本电路可处理热电偶温度丈量的悉数这些难题，并具有±0.25℃以上的精度。
图1中的电路显现将3个K型热电偶衔接至AD7793 精细24位Σ-Δ型模数转化器（ADC），以丈量热电偶电压。因为热电偶是一种差分器材而不是肯定式温度丈量器材，有必要知道基准结温才干取得准确的肯定温度读数。这一进程被称为基准结补偿，一般称为冷结补偿。本电路中ADT7320精细16位数字温度传感器用于冷结基准丈量，并供给所需的精度。
关于需求在热电偶供给的宽温度规模内进行高性价比的准确温度丈量而言，这类运用十分受欢迎。
图1. 多通道热电偶丈量体系（原理示意图：未显现一切衔接和去耦）
电路描绘
图1中的电路专为运用 ADT7320一起丈量3个K型热电偶而规划，该器材是一款±0.25℃精度、16位数字SPI温度传感器。
热电偶电压丈量
选用热电偶衔接器和滤波器作为热电偶与AD7793 ADC之间的接口。每个衔接器（J1、J2和J3）都直接与一组差分ADC输入相连。AD7793输入端的滤波器可在信号抵达ADC的AIN （+）和AIN（-）输入端之前下降任何热电偶引脚上叠加的噪声。AD7793集成片内多路复用器、缓冲器和外表扩大器，可扩大来自热电偶丈量结点的小电压信号。
冷结丈量
ADT7320精细16位数字温度传感器用于丈量基准结（冷结） 温度，其精度在-20℃至+105℃温度规模内可达±0.25℃。ADT7320彻底经过工厂校准，用户无需自行校准。它内置一个带隙温度基准源、一个温度传感器和一个16位Σ-Δ型 ADC, 用来丈量温度并进行数字转化， 分辨率为0.0078℃。
AD7793和ADT7320均运用体系演示渠道 （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口操控。此外，这两个器材也可由微操控器操控。
图2. EVAL-CN0172-SDPZ电路评价板
图2显现带有3个K型热电偶衔接器的EVAL-CN0172-SDPZ电路评价板，AD7793 ADC, 和ADT7320温度传感器装置在独立柔性印刷电路板（PCB）的两块铜触点之间，用于基准温度丈量。
图3是装置在独立柔性PCB上ADT7320的侧视图，该器材插在热电偶衔接器的两个铜触点之间。图3中的柔性PCB更薄更灵敏，比小型FR4类PCB更具优势。它答应将ADT7320奇妙地装置在热电偶衔接器的铜触点之间，以尽量下降基准结和ADT7320之间的温度梯度。
图3. 装置在柔性PCB上ADT7320的侧视图
小而薄的柔性PCB还能使ADT7320快速呼应基准结的温度改变。
图4显现ADT7320的典型热呼应时刻。
图4.ADT7320典型热呼应时刻
本处理方案较为灵敏，答应运用其它类型的热电偶，如J型或T型。本电路笔记中，挑选K型是考虑到其更受欢迎。实践选用的热电偶具有暴露顶级。丈量结坐落探头壁（probe wall）之外，暴露在方针介质中。
选用暴露顶级的优势在于，它能供给最佳的热传导率、具有最快的呼应时刻，而且成本低、重量轻。不足之处是简单遭到机械损坏和腐蚀的影响。因而，不适合用于恶劣环境。但在需求快速呼应时刻的场合下，暴露顶级是最佳挑选。若在工业环境中运用暴露顶级，则或许需对信号链进行电气阻隔。可运用数字阻隔器到达这一意图 （见www.analog.com/icoupler）。
不同于传统的热敏电阻或电阻式温度检测器（RTD）， ADT7320是一款彻底即插即用型处理方案，无需在电路板装置后进行多点校准，也不会因校准系数或线性化程序而耗费处理器或内存资源。它在3.3 V电源下作业时的典型功耗仅为700μW,避免了会下降传统电阻式传感器处理方案精度的自发热问题。
精细温度丈量攻略
下列攻略可保证ADT7320准确地丈量基准结温度。
电源： 假如ADT7320 从开关电源供电，或许发生50 kHz以上的噪声，然后影响温度精度。为了避免此缺点，应在电源和VDD. 之间运用RC滤波器。所用元件值应细心考虑，保证电源噪声峰值小于1 mV
去耦： ADT7320有必要在尽或许接近VDD的当地装置去耦电容，以保证温度丈量的精度。引荐运用比如0.1μF高频陶瓷类型的去耦电容。此外，还应运用一个低频去耦电容与高频陶瓷电容并联，如10μF至50 μF钽电容。
最大热传导： 塑料封装和反面的暴露焊盘（GND）是基准结至ADT7320的首要热传导途径。因为铜触点与ADC输入相连，本运用中无法衔接反面的焊盘，因为这样做会影响 ADC输入的偏置。
精细电压丈量攻略
下列攻略可保证AD7793准确地丈量热电偶丈量结电压。
去耦：AD7793有必要在尽或许接近AVDD 和 DVDD 的当地装置去耦电容，以保证电压丈量的精度。应将0.1 μF陶瓷电容与 10 μF钽电容并联，将AVDD去耦到GND.此外，应将0.1 μF 陶瓷电容与10 μF钽电容并联，将DVDD去耦到GND. 更多有关接地、布局和去耦技巧的评论，请参阅Tutorial MT-031 和 TutorialMT-101
滤波：AD7793的差分输入用于消除热电偶线路上的大部分共模噪声。例如，将组成差分低通滤波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端，可消除热电偶引脚上或许存在的叠加噪声。C1和C2%&&&&&%供给额定的共模滤波。因为输入ADC 的AIN（+）和AIN（-）均为模仿差分输入，因而，模仿调制器中的大都电压均为共模电压。AD7793的超卓共模按捺（100 dB最小值）进一步消除了这些输入信号中的共模噪声。
本方案处理的其它难题
下文总结了本处理方案是怎么处理前文说到的其它热电偶相关难题。
热电偶电压扩大：热电偶输出电压随温度的改变起伏只要每度几μV.本例中所用的常见K型热电偶改变起伏为41μV/℃。这种弱小的信号在ADC转化前需求较高的增益级。 AD7793内部可编程增益扩大器（PGA）可以供给的最大增益为128.本处理方案中的增益为16,答应AD7793经过内部基准电压源运转内部满量程校准功用。
热电偶的非线性校对：AD7793在宽温度规模（–40℃至 +105℃）内具有超卓的线性度，不需求用户校对或校准。为了确认实践热电偶温度，有必要运用美国国家标准技能研究院（NIST）所供给的公式将参阅温度丈量值转化成等效热电电压。此电压与AD7793丈量的热电偶电压相加，然后再次运用NIST公式将两者之和再转化回热电偶温度。另一种方法触及查找表的运用。但是，若要取得相同的精度，查找表的巨细或许有较大不同，这就需求主机操控器为其分配额定的存储资源。一切处理均经过EVAL-SDP-CB1Z以软件方法完结。EVAL-SDP-CB1Z以软件方法完结。
常见改变
关于精度要求较低的运用，可用AD779216位Σ-Δ型ADC 代替AD7793 24位Σ-Δ 型ADC关于基准温度丈量，可用±0.5℃精度的ADT7310数字温度传感器代替±0.25℃精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。
电路评价与测验
本体系运用EVAL-CN0172-SDPZ和EVAL-SDP-CB1Z. EVAL-CN0172-SDPZ板自带CN0172分线板。
设备要求
需求以下设备：
一个油槽
EVAL-CN0172-SDPZ电路评价板
CN0172分线板（EVAL-CN0172-SDPZ评价板自带）
EVAL-CN0172-SDPZ电路评价板
CN0172评价板软件
一台Datron 4808校准仪
一台Hart Scientific 1590超级温度计
一个Hart Scientific精细探头
GPIB电缆（3）
一台PC,装置Windows XP或更高版别，运转LabVIEW并带有一块GPIB卡和一个USB 2.0端口
设置与测验
图5中的测验设置用于评价多通道热电偶处理方案的功用。运用Datron校准仪供给精细电压源，用于3个热电偶输入。运用超级温度计丈量油槽的温度，并经过GPIB总线对其进行操控。
CN0172的LabVIEW软件经过USB端口EVAL-SDP-CB1Z评价板、分线板和SPI总线操控EVAL-CN0172-SDPZ评价板。 EVAL-SDP-CB1Z评价板的电源来自USB总线，EVAL-SDP-CB1Z的3.3 V输出为EVAL-CN0172-SDPZ评价板供电。
假如不需求油槽丈量，则可运用CD光盘上的软件，经过 PC的USB接口运用EVAL-CN0172-SDPZ评价板丈量3个热电偶的温度。
有关测验设置、校准以及怎么运用评价软件来捕捉数据的详细信息，请参阅CN0172用户攻略： www.analog.com/CN0172- UserGuide.
图5. 测验设置功用框图
测验成果
表6显现选用不同的冷结（CJ）温度固定值，在各种热电偶温度下该处理方案的差错曲线。宽温度规模内的全体处理方案差错不超越±0.25℃。请注意，若对AD7793 ADC履行体系校准，则可进一步改进处理方案精度。
图6. 固定冷结（CJ）温度下的差错与热电偶温度的联系
图7显现选用不同的热电偶温度固定值，在各种CJ温度下该处理方案的差错曲线。宽温度规模内的全体处理方案差错不超越±0.25℃。
图7. 固定热电偶温度下的差错与冷结温度的联系
