温度测量系统与模数转换器的选型与性能要求

"本文探讨了温度测量系统对模数转换器(ADC)的性能要求，特别是在使用不同类型的温度传感器（如热电偶、RTD、热敏电阻和热敏二极管）时的需求。文中强调了高分辨率Σ-Δ ADC在温度测量系统中的重要性，因其内置电路可以支持温度测量所需的激励电流源。文章通过举例说明，如利用3通道或6通道的AD7792/AD7793或AD7794/AD7795 Σ-Δ ADC构建的热电偶系统，演示了如何处理热电偶的微弱毫伏级信号，并通过片内仪表放大器和激励电压源实现精确的温度转换。此外，还介绍了冷接点温度补偿技术，利用RTD或热敏电阻来测量并抵消热电偶与电路板连接点的温度误差，以提高整体测量精度。" 在温度测量系统中，模数转换器的选择至关重要，因为其性能直接影响到系统的精度和稳定性。Σ-Δ ADC由于其高分辨率和内置功能，通常被选用来处理温度传感器的微弱信号。例如，AD7792/AD7793和AD7794/AD7795系列ADC，它们不仅提供了必要的放大功能，还集成了带隙基准电压源，以确保低噪声和低漂移，从而提高转换精度。对于热电偶，由于其输出电压与温度成正比且非常微小，需要经过精密放大和合适的偏置才能有效读取。 热电偶作为广泛应用的温度传感器，因其耐高温、坚固和成本效益而受到青睐。但热电偶与电路连接时可能出现的冷接点问题，需要通过冷接点温度补偿解决。这通常涉及在热电偶与电路板连接处放置一个额外的温度传感器（如RTD或热敏电阻），利用比率配置方法来测量并消除因连接点温度差异产生的误差。RTD和热敏电阻的电阻变化与温度直接相关，通过恒流源提供激励电流，可以实现精确的温度测量。 在设计这样的系统时，必须考虑模数转换器的几个关键参数，包括分辨率、信噪比(SNR)、线性度、温度漂移和输入偏置电流等。这些参数决定了ADC能否准确地将传感器信号转换为数字值，进而确定整个温度测量系统的精度。同时，电路设计也需要考虑到抗干扰能力，确保在各种环境下都能稳定工作。 总结来说，温度测量系统对模数转换器的性能要求主要包括高分辨率、低噪声、良好的线性度和稳定性，以及适应不同类型温度传感器的能力。通过选择合适的Σ-Δ ADC和恰当的电路设计，可以构建出精确且可靠的温度测量系统。